Carburi Ionici, Interstiziali e Sintesi
I carburi, classificati in base alle loro proprietà, si distinguono in carburi covalenti o molecolari, carburi ionici o salini, e carburi interstiziali. Nonostante il carbonio sia sostanzialmente inerte a temperatura ambiente, reagisce ad alte temperature con elementi meno elettronegativi per formare i carburi.
Sintesi
Quando il carbonio reagisce con un elemento con dimensioni ed elettronegatività simili, si forma un carburo covalente come ad esempio il carburo di silicio, ottenuto dalla reazione tra biossido di silicio e carbonio. Questo materiale, inizialmente utilizzato nei parafulmini, ha trovato impieghi nell’industria come materiale semiconduttore intrinseco, nella produzione di armi e nei giubbotti antiproiettile, grazie alle sue proprietà simili a quelle del diamante.
Un altro esempio è dato dal carburo di boro, utilizzato nella corazza dei carri armati e nelle protezioni balistiche, oltre ad essere impiegato nelle centrali nucleari per la sua capacità di assorbire i neutroni.
Carburi Ionici
I carburi ionici sono costituiti da carbonio e un elemento del I, II e III Gruppo della Tavola periodica. Ad esempio, il carburo di calcio, ottenuto dall’ossido di calcio, trova impiego nella sintesi dell’acetilene e nella produzione di calciocianammide, nonché nell’industria siderurgica.
Il carburo di berillio, utilizzato nel settore dei materiali compositi, può essere preparato a partire dall’ossido di berillio e carbonio. Allo stesso modo, il carburo di alluminio, impiegato come abrasivo e negli utensili da taglio, può essere ottenuto dalla reazione dell’ossido di alluminio con carbonio.
Carburi Interstiziali
I carburi interstiziali sono principalmente costituiti da metalli di transizione in grado di ospitare piccoli atomi di carbonio nel loro reticolo. Questi composti presentano elevata durezza, ma sono al contempo fragili, con elevati punti di fusione e conservano molte delle proprietà del metallo, come la lucentezza e l’elevata conduttività termica ed elettrica. Molti metalli di transizione, con un raggio atomico sufficientemente grande, possono formare carburi interstiziali.
Ad esempio, il carburo di tungsteno, utilizzato negli utensili da taglio e nei materiali compositi, può essere ottenuto dalla reazione tra esacloruro di tungsteno, idrogeno e metano. Il carburo di tantalio è impiegato per migliorare le prestazioni degli utensili da taglio e nell’industria automobilistica e aerospaziale.
Il carburo di ferro, conosciuto come cementite, è un componente fondamentale dell’acciaio e protegge i materiali ferrosi dalla ruggine.
Questa classificazione dei carburi, insieme alle loro sintesi e applicazioni, evidenzia l’importanza di queste sostanze in diversi settori industriali.