Una descrizione accurata dei carburi, composti binari di carbonio e di un elemento meno elettronegativo come metalli o semimetalli, rivela le loro caratteristiche distintive di elevata durezza e temperatura di fusione. La loro importanza industriale è evidente.
Classificazione dei Carburi
Indice Articolo
La classificazione dei carburi dipende dal tipo di legame presente nel composto.
Carburi Salini o Ionici
Questi carburi contengono metalli poco elettronegativi e si formano con metalli alcalini come il sodio, che danno luogo al carburo di sodio con formula Na2C2 caratterizzato da un triplo legame carbonio-carbonio.
Per i carburi dei metalli alcalino-terrosi, il più conosciuto è il carburo di calcio (CaC2), in cui due atomi di carbonio sono legati da un triplo legame.
I carburi si formano con diversi gruppi di metalli, tra cui il gruppo 3 (scandio, ittrio, lantanio), il gruppo 11 (rame, argento, oro), il gruppo 12 (zinco, cadmio, mercurio), il gruppo 13 (alluminio), i lantanidi e gli attinidi che formano composti specifici.
Legame Covalente
Il silicio e il boro formano carburi covalenti. Un esempio di ciò è il carburo di silicio (SiC), un materiale ceramico estremamente duro che si posiziona nella scala di Mohs tra il corindone e il diamante.
Il carburo di boro (B4C) presenta una particolare struttura con unità icosaedriche di boro legate da atomi di carbonio.
Carburi dei metalli di transizione
I carburi dei metalli di transizione dei gruppi 4, 5 e 6, ad eccezione del cromo, sono conosciuti come composti interstiziali. Questi composti si formano quando gli atomi di carbonio si inseriscono negli interstizi ottaedrici del reticolo metallico, condizione che avviene quando il raggio dell’atomo di metallo è superiore a 135 pm.
Questi carburi, caratterizzati da una bassa reattività chimica, mostrano proprietà metalliche e sono noti per la loro resistenza al calore, essendo materiali refrattari. Ad esempio, il carburo di titanio (TiC) è un ceramico refrattario estremamente duro, con un valore di durezza nella scala di Mohs compreso tra 9 e 9.5, simile a quello del carburo di tungsteno.
Il carburo di titanio e il carburo di tungsteno sono ampiamente impiegati nell’industria per rivestire gli utensili da taglio, grazie alle loro eccellenti proprietà meccaniche e alla resistenza all’usura che conferiscono agli strumenti.
Carburi di metalli di transizione intermedi
Nei carburi dei metalli di transizione intermedi, il raggio del metallo è inferiore a 135 pm, il che porta alla formazione di strutture più complesse rispetto ai carburi interstiziali. In questo caso, le stechiometrie possono essere multiple, come nel caso del ferro che forma composti come Fe3C (cementite), Fe7C3 e Fe2C.
I carburi dei metalli di transizione intermedi hanno una maggiore reattività rispetto a quelli interstiziali ma mostrano una reattività inferiore rispetto ai carburi ionici. Le loro caratteristiche chimiche e strutturali li rendono materiali di interesse in diversi campi tecnologici e industriali.
