Карбид алюминия: сферы применения вещества. Как получить из карбида алюминия метан


Как из карбида алюминия получить метан

Карбид алюминия представляет собой твердое вещество желтого цвета. Разлагается при прокаливании. Полностью гидролизуется водой. Разлагается разбавленными кислотами, концентрированными щелочами. Восстанавливается водородом при нагревании. Во всех вышеперечисленных реакциях одним из продуктов является метан (как из карбида алюминия получить метан). Окисляется на воздухе. Легко хлорируется.

    \[Al_4C_3 + 12H_2O \rightarrow4Al(OH)_3_{solid} + 3CH_4_{gas};\]

    \[Al_4C_3 + 12HCl_{dilute} \rightarrow4AlCl_3 + 3CH_4_{gas};\]

    \[Al_4C_3 + 4NaOH_{conc} + 12H_2O \rightarrow4Na[Al(OH)_4] + 3CH_4_{gas};\]

    \[Al_4C_3 + 6H_2 \rightarrow4Al + 3CH_4 (2200^{0}C).\]

Карбид алюминия синтезируют нагреванием простых веществ углерода и алюминия в вакууме или в атмосфере благородного газа при температуре 1200 - 2200^{0}C:

    \[4Al + 4C \rightarrowAl_4C_3.\]

Пленку карбида алюминия можно нанести из газовой фазы взаимодействие галогенидов (или карбонилов) с углерод— или азотсодержащими газами в восстановительной атмосфере.

ru.solverbook.com

Карбид алюминия... Вывод формул соединений

КАРБИДЫ (от латинского carbo – уголь) – соединения углерода с металлами, а также с бором и кремнием. Эти карбиды образуют щелочные и щелочноземельные металлы, алюминий, редкоземельные элементы, а также актиноиды. Карбиды, как оказалось, можно получить не только в лаборатории. Небольшое количество карбида алюминия является нормой в примеси технического карбида кальция.

Легко вступает в реакцию с разбавленными кислотами и водой, образуя метан и, соответственно, либо соль, либо гидроокись. Кстати, воздействие водой на карбид алюминия – один из самых простых способов получения метана в лабораторных условиях (на уроках химии, например).

Наибольшее количество карбида алюминия образуется, если сырьем служит оксид алюминия (в отличие от кремнезема, обладающего способностью разлагать образующиеся карбиды). Так, карбид золота Au2C2 взрывается уже при попытке пересыпать его с листочка фильтровальной бумаги, на котором он был высушен. Он получал карбиды, нагревая до очень высокой температуры смеси древесного угля с разными металлами, их оксидами или карбонатами.

Раньше карбиды классифицировали по их устойчивости к действию воды и кислот, а также по тому, какие газы выделяются при их разложении. При этом образуются различные углеводороды и гидроксид металла. Ацетилениды щелочных металлов можно получить действием ацетилена на свободные металлы. 4C3 + 12h3O ® 4Al(OH)3 + 3Ch5 (так же гидролизуется карбид бериллия Ве2С), а при гидролизе карбида магния получается метилацетилен: Mg2C3 + 4h3O ® 2Mg(OH)2+ НС=С–СН3.

Например, карбиды тантала и гафния TaC и HfC – наиболее тугоплавкие из известных веществ (плавятся при 3985 и 3890° С соответственно). Металлоподобные карбиды обладают высокой электропроводностью и очень высокой химической стойкостью к агрессивным средам (многие из них не растворяются даже в царской водке).

Например, твердые наконечники резцов, сверл делают из победита – спеченного порошка карбида вольфрама WC с добавкой металлического кобальта. Карбид вольфрама WC используют также для изготовления буровых коронок, деталей аппаратуры для производства синтетических алмазов, для нанесения износостойких покрытий на поверхности металлов. Карбид титана интересен ярким проявлением нестехиометрии: состав этого соединения выражается формулой TiCх, где х колеблется в пределах от 0,49 до 1 (см. СТЕХИОМЕТРИЯ).

Карбид кремния SiC (техническое название – карборунд) в чистом виде – бесцветные кристаллы, но примеси часто окрашивают его в различные цвета, вплоть до черного. По своей структуре это соединение аналогично алмазу; решетку карбида кремния можно получить, если в немного расширенной решетке алмаза заменить половину атомов углерода на атомы кремния.

Карбид алюминия: сферы применения вещества

Карбид, обогащенный изотопом 10В, используется как поглотитель нейтронов в ядерных реакторах. Эти соединения обладают удивительным разнообразием физических и химических свойств. Для этого он использовал жар вольтовой дуги в электрической печи собственной конструкции. Еще до работ Муассана австрийский ученый Э.Вайнсхенк в 1889 открыл в метеоритах минерал когенит, представляющий собой смешанный карбид железа, кобальта и никеля состава (FeNiCo)3C.

Применения карбида алюминия в производственной химии

Современная классификация учитывает тип химической связи между атомами в карбидах – именно от этого зависят в основном физические и химические свойства. В соответствии с этой классификацией, карбиды можно разделить на три группы, которые довольно сильно отличаются по своим свойствам.

Способы получения метана

Водой или разбавленными кислотами ионные карбиды легко разлагаются – гидролизуются. При этом катионы металла и анионы С2–2 размещаются в соответствующих узлах кристаллической решетки. Интересно отметить, что чистый карбид кальция – бесцветные кристаллы, хотя увидеть их непросто, так как обычный технический продукт имеет цвет от бурого до черного. В ряде случаев карбиды ионного типа образуются непосредственно при пропускании ацетилена через растворы солей металлов.

В сухом виде ацетилениды тяжелых металлов легко разлагаются со взрывом. Интересно, что карбид магния другого состава, MgC2, дает при гидролизе только ацетилен. Иногда при гидролизе ионных карбидов углеводороды выделяются совместно с водородом, который частично гидрирует непредельные углеводороды.

По представлению Менделеева, в глубинах земного шара должны быть расплавленные металлы, в основном железо, которое с углеродом дает карбид. Ко второй группе относятся карбиды, которые образуют переходные металлы IV–VII групп, а также кобальт, железо и никель.

В них атомы углерода, имеющие небольшие размеры, не связаны друг с другом и располагаются в пустотах между атомами металлов. На основании данных качественного и количественного анализов химик находит сначала соотношение атомов в молекуле (или другой структурной единице вещества), т.е. его простейшую формулу.

К первой группе относятся так называемые солеобразные карбиды с ионной связью. Карбид алюминия иногда используется в пиротехнике, для достижения эффекта искр. Можно использовать в качестве абразива в режущих инструментах.

merotudly.ru

Как из карбида алюминия получить метан. Уравнение!

kocmoc 30 сентября 2016

Как из карбида алюминия получить метан. Уравнение!

При гидролизе карбида алюминия выделяется метан: Al4C3+12h3O=4Al (OH) 3+3Ch5

пользователи выбрали этот ответ лучшим

комментировать

в избранное ссылка отблагодарить

Знаете другой ответ?

Другие вопросы по химии

tutreshu.ru

сферы применения вещества :: SYL.ru

Химическое соединение, имеющее формулу Al₄C₃, называется карбидом алюминия. Его внешний вид представлен желтоватым кристаллоидным веществом. Соединение является очень устойчивым к воздействию внешней среды, температура плавления алюмокарбида - 1400 °С, а относительная плотность составляет 2,36 г/см³. Структурная решетка Al₄C₃ сложно устроена, в её состав входят атомы углерода. Они выступают там в виде анионов. Карбид алюминия, как и другие неорганические соединения, имеет множество сфер применения. Это вещество относится к первой группе, отличие которой состоит в неизменённой валентности, типичной для металла в норме.

Карбид алюминия: получение вещества

Вещество можно получить при соединении металла с углеродом, которые необходимо поместить в дуговую печку. В составе карбида кальция тоже имеется незначительное содержание Al₄C₃. При получении электролитов соединение является продуктом коррозии графита. Реакция оксида алюминия с углеродом образует Al₄C₃. Следующим способом получения этого вещества является одновременное прокаливание кокса и алюминия при температуре от 1800 градусов. Его добывают специально обученные пиротехники и химики. Нельзя пытаться получить карбид алюминия в домашних условиях, а также в лабораториях, не предназначенных для этого.

Физические и химические свойства

Основным свойством вещества является его способность к взаимодействию с водой, кислородом и гидроксидом натрия. Кроме того, карбид алюминия может плавиться, преломляться и растворяться. Он имеет энтальпию образования ∆Н = -209 (S = 88,95), энергию Гиббса = -196 т, мольную теплоёмкость = 116,8. Показатель преломления карбида алюминия = 2,7 для 20 градусов. Al₄C₃ может вступать в связь со многими химическими элементами, образуя всем известные соединения, необходимые в промышленности. Примером является один из природных газов – метан. Его можно получить, если смешать карбид алюминия с водой. При этом Н2О выступает в качестве растворителя для металла, в результате основное соединение разлагается.

Сферы применения карбида алюминия

Al₄C₃ используется в различных видах промышленности. При получении алюмокарбида с помощью частиц графита образуется очень прочный материал. Инструменты, в состав которых входит это соединение, имеют такую же твёрдость, как топаз. Обычно алюмокарбид добавляют в режущие предметы, используемые на станках, в качестве медицинского оборудования и т. д. Помимо этого, данное соединение - необходимый материал в пиротехнике. Оно используется в указанной сфере с давнего времени, и до сих пор не нашлось ему замены. Здесь алюмокарбид необходим для получения искр. Его присутствие в пиротехнических работах зависит от того, для чего и в каком количестве используется порох. Ещё одной сферой применения вещества является химическая промышленность, где соединение необходимо для образования различных продуктов, в частности органических газов.

Что такое метан?

Данное соединение относится к группе органических, по структуре оно является простым углеводородом и имеет формулу СН4. Метан мало реагирует с водой, не имеет запаха и цвета. Газ относится к группе алканов, достаточно устойчив к воздействию различных химических реакций. Считается, что метан неопасен для здоровья человека, тем не менее некоторые учёные утверждают обратное. У людей, имеющих постоянный контакт с газом, наблюдаются изменения со стороны центральной нервной системы. Метан является взрывоопасным, поэтому на промышленных производствах необходимо тщательно следить за его концентрацией в воздухе. В связи с тем, что газ не имеет запаха, заметить утечку достаточно трудно. По этой причине на предприятиях устанавливают специальные датчики, регистрирующие его уровень.

Способы получения метана

В связи с тем, что газ является природным соединением, его не всегда добывают лабораторным путём. Метан получается в анаэробных условиях, это осуществляется в результате бродильных процессов в болотах, кишечнике животных, чересчур влажной земле. По словам учёных, один из спутников Сатурна содержит на своей поверхности жидкие смеси, содержащие этот газ. Также метан является одной из составляющих частей атмосфер крупных планет. Самое большое содержание метана наблюдается в природном, рудничном и болотном газах. В промышленных условиях газ получают путём гидрирования и коксования угля.

Добыча метана осуществляется и в лабораториях. Один из способов его получения – это нагревание уксусной кислоты и гидроксида натрия (или извести). Последнее вещество также соединяют с ацетатом в результате плавления, в результате чего тоже образуется метан. Оба способа не требуют присутствия воды. Третий метод получения газа – это гидролиз, которому подвергается карбид алюминия. Метан в этом случае образуется быстрее. Метод гидролиза является также менее затратным, так как не требует воздействия высоких температур.

Применения карбида алюминия в производственной химии

Помимо гидролиза соединения, его можно использовать и в качестве реагента. Такое применение карбида алюминия необходимо для определения содержания некоторых веществ. В частности, так можно обнаружить ценный газ - тритий, который присутствует в воде. Помимо этого, из карбида алюминия можно получить комбинированную соль. Она получается, как и метан, путём соединения вещества с водой. Данная соль называется тетрагидроксоалюминат натрия. Она необходима для придания окраски тканям. Производство и применение карбида очень важны для различных сфер промышленности, поэтому затраты на его получение достаточно велики. Средства на приобретение вещества выделяются государством.

www.syl.ru

Как из углерода получить карбид алюминия

При взаимодействии в дуговой печи простых веществ углерода и алюминия (как из углерода получить карбид алюминия) образуется бинарное соединение – карбид алюминия химическая формула которого имеет вид Al_4C_3. Реакция протекает согласно нижеуказанному уравнению:

    \[ 4Al + 3C \rightarrow Al_4C_3.\]

В ходе взаимодействия степень окисления алюминия повышается (с 0 до +3), а углерода — понижается (от 0 до -4):

    \[Al^{0} -3e \rightarrow Al^{+3};\]

    \[C^{0} +4e \rightarrow C^{-4}.\]

Учитывая отношение чисел электронов, принятых при восстановлении углерода и отданных при окислении алюминия (равно 4:3), расставляют стехиометрические коэффициенты.Соединения углерода с металлами и другими элементами, которые по отношению к углероду являются электроположительными, называются карбидами. Их получают прокаливанием металлов или их оксидов с углем.Карбиды – кристаллические тела. Природа химической связи в них может быть различной. Так, многие карбиды металлов главных подгрупп I, II и III групп периодической системы представляют собой солеобразные соединения с преобладанием ионной связи. К их числу относится и карбид алюминия. Данное вещество можно рассматривать как продукт замещения водорода на металл в метане CH_4. Действительно, при взаимодействии карбида алюминия с водой образуется метан:

    \[Al_4C_3 + 12H_2O \rightarrow 4Al(OH)_3 + 3CH_4.\]

ru.solverbook.com

Как получить карбид алюминия

Карбид алюминия имеет химическую формулу Al4C3, внешне представляет собою кристаллы желтоватого цвета. Относится к первой группе карбидов, состав которых соответствует типичным валентностям металлов (имеется исключение – карбид бериллия с формулой Be2C). Как получить карбид алюминия?

Инструкция

  • Легко вступает в реакцию с разбавленными кислотами и водой, образуя метан и, соответственно, либо соль, либо гидроокись. Кстати, воздействие водой на карбид алюминия – один из самых простых способов получения метана в лабораторных условиях (на уроках химии, например). Реакция идет следующим образом:Аl4C3 + 12h3O = 4Al(OH)3 + 3Ch5
  • При сильном нагревании карбид алюминия может реагировать с водородом (восстанавливаясь до чистого алюминия и образуя метан) и кислородом (образуя основной оксид алюминия и углекислый газ). Вступает в реакцию с сильными основаниями, образуя комплексные соли алюминия.
  • Основной способ получения этого вещества в промышленности – реакция алюминия с углеродом в дуговой электрической печи. Она протекает таким образом:4Al + 3C = Al4C3
  • Также карбид алюминия образуется при производстве чистого алюминия, поскольку поверхностный слой графитовых электродов при высоких температурах (порядка 1500 – 1700 градусов) вступает в реакцию с расплавленным продуктом. Протекание реакции то же:4Al + 3C = Al4C3
  • Алюминий начинает взаимодействовать с графитом уже при температурах порядка 650 градусов, а когда температура достигает порядка 1400 градусов, реакция протекает гораздо энергичнее. Наибольшее количество карбида алюминия образуется, если сырьем служит оксид алюминия (в отличие от кремнезема, обладающего способностью разлагать образующиеся карбиды). В этом случае, получается смесь, состоящая из металлического алюминия (60—80 % по весу), карбида алюминия 20—35 % и оксида алюминия 3—5 %.
  • Есть еще способ получения – путем прокаливания основного оксида алюминия (Аl2O3) с коксом (С). Реакция идет при очень высокой температуре (порядка 1800 градусов), следующим путем:2Аl2O3 + 9C = Al4C3 + 6CO

completerepair.ru