碳化物

碳化钙

碳化物是碳与电负性比它低的或和它相近元素化合生成的化合物，在工业上有很多用途。碳化物一般按以下标准分类：[1]

• 离子碳化物（盐类碳化物）
• 共价碳化物
• 间隙碳化物
• “中间型”过渡金属碳化物，处于离子碳化物与间隙碳化物之间

此外，二元碳化合物还有：[1]

• 石墨化合物
• 碱土金属富勒烯化合物
• 内生富勒烯，金属原子位于富勒烯分子内
• 金属-碳多面苯，含有C₂单位的簇合物

例子

碳化物的例子有：[1]

• 碳化钙（CaC₂）—离子碳化物，俗称“电石”，由氧化钙与焦炭在电炉中反应制取
• 碳化硅（SiC）—共价碳化物
• 碳化钨（WC、W₂C）—超硬材料
• 碳化三铁（Fe₃C）—钢中的组分
• 碳化硼
• 碳化钽
• 碳化钛

其他参见Category:碳化物。

不同类型

离子碳化物

以下元素会生成离子碳化物：[1]

• 第1族碱金属
• 第2族碱土金属
• 第3族—钪、钇和镧
• 第11族—铜、银和金
• 第12族—锌、镉和汞
• 铝
• 镧系元素形成MC₂和M₂C₃类型碳化物时
• 锕系元素形成MC₂和M₂C₃类型碳化物时

大多数含有C₂^2−（乙炔衍生物）、C^4−（甲烷衍生物）或C₃^4−（丙炔衍生物）离子。

C₂^2−的例子如：Li₂C₂、Na₂C₂、CaC₂、LaC₂、UC₂。

C^4−化合物与质子反应生成甲烷：

C^4− + 4H^+ → CH₄

例子有：Be₂C、Al₄C₃。

C₃^4−的例子有Li₄C₃、Mg₂C₃。该离子为直线型，与二氧化碳是等电子体。

共价碳化物

有碳化硼、碳化硅等，是硬度很高的晶体，可以用来制磨石、砂轮等。

间隙碳化物

除铬外，所有4,5,6过渡金属都会生成间隙碳化物。[1]此类碳化物反应性不强，有类似金属的性质，有些有化学计量范围，如碳化钛。碳化钛和碳化钨都是超硬材料。[2]

一些间隙碳化物的结构列在下面：

金属	金属的晶体结构	金属半径 (pm)	MC - 金属原子堆积	MC 结构	M2C - 金属原子堆积	M2C 结构	其他碳化物
钛	hcp	147	ccp	氯化钠
锆	hcp	160	ccp	氯化钠
铪	hcp	159	ccp	氯化钠
钒	立方体心	134	ccp	氯化钠	hcp	h/2	V4C3
铌	立方体心	146	ccp	氯化钠	hcp	h/2	Nb4C3
钽	立方体心	146	ccp	氯化钠	hcp	h/2	Ta4C3
铬	立方体心	128					Cr23C6, Cr3C, Cr7C3, Cr3C2
钼	立方体心	139		六方	hcp	h/2	Mo3C2
钨	立方体心	139		六方	hcp	h/2

参考资料

1. Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements 2nd. Oxford:Butterworth-Heinemann. 1997. ISBN 0-7506-3365-4. 
2. Carbides: transition metal solid state chemistry Peter Ettmayer & Walter Lengauer, Encyclopedia of Inorganic Chemistry Editor in chief R. Bruce King Pub 1994 John Wiley & Sons ISBN 0-471-93620-0