Węgliki - Polski Serwis Naukowy

Węgliki − nieorganiczne związki chemiczne zawierające w swojej budowie wyłącznie atom metalu lub półmetalu i węgla.

Główne rodzaje węglików

Istnieją dwa zasadnicze rodzaje węglików:

Acetylenki – zawierające anion C2−2 ([C≡C]), który ma zbliżoną budowę do acetylenu (H-C≡C-H), z którego usunięto oba atomy wodoru. W anionie tym występuje potrójne wiązanie kowalencyjne między atomami węgla.
Metylenki – zawierające anion C, który strukturalnie ma zbliżoną budowę do metanu, z którego usunięto wszystkie cztery atomy wodoru.

Większość acetylenków i metylenków jest wysoce reaktywna w kontakcie z wodą i innymi źródłami jonów H, przy czym metylenki są zwykle bardziej reaktywne. Anion metylenkowy C, jest jedną z najsilniejszych znanych zasad. W obu przypadkach węgliki w kontakcie ze źródłem jonów wodorowych rozkładają się z wydzieleniem odpowiednio acetylenu i metanu:

Cementyt (węglik żelaza, Fe3C) – jedna z podstawowych faz międzymetalicznych z grupy węglików, występującą w stopach żelaza z węglem i innymi pierwiastkami. Cementyt jest jednym ze składników stali; jest materiałem twardym i kruchym, posiada strukturę krystaliczną rombową, jego twardość to około 65 HRC (800 HB), jest fazą metastabilną o zawartości węgla do 6,67%. Posiada liczne wiązania metaliczne, co sprawia, że posiada własności metaliczne.

Półmetale (metaloidy) - dawniej pierwiastki chemiczne, które mają własności pośrednie między metalami i niemetalami. Zalicza się do nich: antymon, arsen, astat, bor, german, krzem, tellur, polon i czasami także selen i glin, w niektórych podręcznikach także węgiel mający najwyższą temperaturę topnienia z dotychczas poznanych pierwiastków i fosfor (tworzący odmianę czarną o właściwościach fizycznych przypominających metal).

C2−2 + 2 H → C2H2 C + 4 H → CH4

Przykładem tego rodzaju węglików są: karbid (węglik wapnia, acetylenek) i węglik glinu (metylenek).

Inne rodzaje

Oprócz tego wiele węglików stanowi mieszaninę i formy pośrednie obu zasadniczych rodzajów węglików, których nie można zapisać w formie prostego wzoru strukturalnego. W węglikach tych występuje skomplikowana, trudna do zbadania trójwymiarowa sieć wiązań metal-węgiel.

Węglik krzemu - inaczej karborund - syntetyczny materiał ceramiczny z grupy węglików o ogólnym wzorze Si C. Istnieją jego dwie odmiany krystaliczne α i β.

Jon wodorowy - kation (jon dodatni) utworzony z atomu wodoru, poprzez oderwanie jego jednego elektronu. Praktycznie biorąc jon wodorowy jest po prostu wolnym protonem. W zapisach przebiegu reakcji chemicznych zapisuje się go jako: H+.

Proporcje molowe węgla do metalu w tego rodzaju związkach wynoszą od 1 do 2 i są zmienne. Węgliki te są zwykle bardzo stabilne, nietopliwe, twarde i posiadają cechy materiału ceramicznego.

Przykładami tego rodzaju węglików są np. węglik żelaza, węglik wolframu, węglik boru, węglik magnezu, węglik krzemu (karborund).

Węglik żelaza Fe3C występuje m.in. jako jedna z faz w stali węglowej i żeliwie. Jest wówczas nazywany cementytem.

Stal węglowa (niestopowa) - obejmuje te gatunki stali, w których zawartość określonych pierwiastków jest mniejsza od pewnych wartości granicznych. Graniczne wartości pierwiastków wyrażane w procentach są następujące: bor < 0.0009%, cyrkon, tytan i inne (oprócz C, P, S, N) < 0.05%, niob <0.06%, molibden <0.08%, bizmut, selen, tellur i wanad <0.1%, aluminium, chrom, kobalt, nikiel i wolfram <0.3%, ołów i miedź <0.4%, krzem <0.5% oraz mangan <1.65%.

Wodór (H, łac. hydrogenium) – pierwiastek chemiczny, niemetal z bloku s układu okresowego. Jest to najprostszy możliwy pierwiastek o liczbie atomowej 1, składający się z jednego protonu i jednego elektronu.