Карбид алюминия: сферы применения вещества

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.