اقرأ في هذا المقال
- كربيد الألومنيوم
- تفاعلات كربيد الألومنيوم
- تحضير كربيد الألومنيوم
- التطبيقات النموذجية لكربيد الألومنيوم
- مقتطفات عن آثار كربيد الألومنيوم
في الكيمياء يمتلك مركب كربيد الألومنيوم الصيغة الكيميائية التالية Al4C3، ويمتلك مظهر بلوري ذو لون أصفر باهت إلى بني، علما أنه يكون مركب مستقر حتى 1400 درجة مئوية، كما أنه يتحلل في الماء مع إنتاج الميثان.
كربيد الألومنيوم
بالنسبة لمركب كربيد الألومنيوم فإنه يتضمن هيكل بلوري غير معتاد بالوضع العادي، حيث أنه يتكون من عدة طبقات متناوبة من مركب Al2C ومركب Al2C2، إذ يتم ربط كل ذرة من ذرات الألومنيوم مع أربعة ذرات كربون من أجل إعطاء ترتيب رباعي السطوح، علما أنه توجد ذرات الكربون في طريقتين من الربط ويكونان مختلفين أيضا، واحد منهما يكون على شكل ثماني السطوح مشوه من 6 ذرات على مسافة 217 م، والآخر عبارة عن هيكل ثلاثي الهرمي مشوه مكون من 4 ذرات، كما وتظهر الكربيدات الأخرى أيضًا هياكل معقدة.
تفاعلات كربيد الألومنيوم
في الواقع فإنه يتحلل كربيد الألومنيوم مع إطلاق الميثان، كما ويحدث هذا التفاعل عند درجة حرارة الغرفة ولكن يتم تسريعه بسرعة أيضا من خلال عملية التسخين.
Al4C3 + 12H2O → 4Al(OH)3 + 3CH4
تحدث تفاعلات مماثلة مع الكواشف البروتينية الأخرى:
Al4C3 + 12HCl → 4AlCl3 + 3CH4
عند الضغط المتساوي الساخن التفاعلي عند ضغط -40 ميجا باسكال من المخاليط الصحيحة من مركب كربيد الألومنيوم Al4C3 وعنصر التيتانيوم Ti والجرافيت لمدة مقدارها 15 ساعة عند درجة حرارة تساوي 1300 درجة مئوية، حيث أنه ينتج عادة عينات أحادية الطور من Ti2AlC0.5N0.5، أما عند 30 ساعة عند درجة حرارة تساوي 1300 درجة مئوية تنتج في الغالب عينات مفردة الطور من مركب Ti2AlC (التيتانيوم كربيد الألومنيوم).
تحضير كربيد الألومنيوم
- يتم تحضير مركب كربيد الألومنيوم عن طريق التفاعل المباشر للألمنيوم والكربون في فرن القوس الكهربائي، وذلك حسب المعادلة الكيميائية التالية:
4Al + 3C → Al4C3
- وهناك أيضا التفاعل البديل ويبدأ مع الألومينا (أكسيد الألومنيوم)، لكنه أقل ملاءمة بسبب توليد أول أكسيد الكربون حسب التفاعل التالي:
2Al2O3 + 9C → Al4C3 + 6CO
- كما أنه يحدث تفاعل بين كلا من كربيد السيليكون مع الألومنيوم أيضًا؛ وذلك من أجل إنتاج كربيد الألومنيوم Al4C3، كما ويحد هذا التحويل من التطبيقات الميكانيكية لكربيد السيليكون SiC، وذلك لأن Al4C3 أكثر هشاشة من SiC.
4Al + 3SiC → Al4C3 + 3Si
علما أن التفاعلات الكيميائية لمركبات مصفوفة الألومنيوم المقواة بمركب كربيد السليكون تعمل على توليد طبقة من كربيد الألومنيوم على جزيئات كربيد السيليكون بين كربيد السيليكون والألمنيوم المنصهر، مما يعمل على تقليل قوة المادة، بعيدا عن أنه يزيد من قابلية البلل لجزيئات كربيد السليكون، ومن الممكن أن يتم تقليل هذا الميل من خلال عملية الطلاء للجسيمات مركب كربيد السيليكون إما بأكسيد أو نيتريد مناسب أو من خلال الأكسدة المسبقة للجسيمات من أجل تشكيل طلاء السيليكا أو باستخدام طبقة من المعدن القرباني.
من الممكن أن يتم تصنيع مادة مركبة من مركب كربيد الألومنيوم ومعدن الألومنيوم عن طريق عمليات الخلط الميكانيكي وذلك من خلال خلط مسحوق الألمنيوم مع جزيئات الجرافيت.
التطبيقات النموذجية لكربيد الألومنيوم
تعمل جزيئاته على التقليل من ميل المادة إلى الزحف خاصةً مع جزيئات كربيد السيليكون، كما أنه من الممكن أن يتم تصنيع مادة مركبة من كربيد الألومنيوم والألومنيوم عن طريق السبائك الميكانيكية، وذلك يتم من خلال عملية طحن مسحوق الألمنيوم بجزيئات الجرافيت، ومن الممكن أيضا أن يتم استخدامه كمادة كاشطة في أدوات القطع عالية السرعة حيث أنها تمتلك نفس صلابة التوباز تقريبًا.
كما ويستخدم أيضًا في تصنيع الألعاب النارية، يمكن أن يظهر كربيد الألومنيوم كمسحوق أصفر أو كبلورات وتستخدم من أجل صنع مواد كيميائية أخرى، كما وتعد الكميات القليلة من كربيد الألومنيوم من الشوائب المنتشرة لمركب كربيد الكالسيوم التقني، ويدخل في التصنيع الكهربائي للألمنيوم أيضا، كما ويتشكل كربيد الألومنيوم كمنتج تآكل لأقطاب الجرافيت.
مقتطفات عن آثار كربيد الألومنيوم
- قد يؤدي استنشاق الأبخرة أو ملامستها للأبخرة أو المواد أو منتجات التحلل إلى إصابة شديدة أو الوفاة، وقد تنتج محاليل أكالة عند ملامستها للماء، كما أنه سوف ينتج عن الحريق غازات مزعجة أكالة وسامة، علما أن الجريان السطحي من مكافحة الحرائق قد يسبب التلوث.
- ينتج غازات قابلة للاشتعال عند ملامسة كربيد الألومنيوم للماء، وقد تشتعل عند ملامستها للماء أو الهواء الرطب، كما أنه يتفاعل البعض بقوة أو بشكل متفجر عند ملامسته للماء، وقد تشتعل بالحرارة أو الشرر أو اللهب، علما أنه قد يعاد الاشتعال بعد إطفاء الحريق، كما ويتم نقل بعضها في سوائل شديدة الاشتعال.
- يجب التأكد من أن العاملين الطبيين على دراية بالمواد المعنية واتخاذ الاحتياطات اللازمة لحماية أنفسهم، ونقل المصاب إلى الهواء النقي، ثم الاتصال برقم أو خدمة الطوارئ الطبية، يجب إعطاء التنفس الاصطناعي إذا المصاب لا يتنفس، ويجب إزالة وعزل الملابس والأحذية الملوثة، أما في حالة ملامسته لكربيد الألومنيوم امسح من الجلد على الفور ثم اغسل الجلد أو العينين بالماء الجاري لمدة 20 دقيقة على الأقل، كما أنه يجب أن تجعل الضحية هادئة ودافئة.
- يجب أن تتخلص من جميع مصادر الاشتعال (أي أنه ممنوع التدخين كما أنه يجب التخلص من التوهجات أو الشرر أو اللهب في المنطقة المجاورة)، ولا تلمس ولا تتحرك علي المادة المنسكبة، أوقف التسريب إذا كان بإمكانك القيام بذلك دون مخاطرة.
قم باستخدام رذاذ الماء من أجل تقليل الأبخرة أو تحويل انجراف سحب البخار، كما أنه من المهم تجنب السماح لجريان المياه بملامسة المواد المنسكبة، لا تسكب الماء على المواد المنسكبة أو داخل الحاويات، إذا كان الانسكاب صغير قم بتغطيته بأرض جافة أو رمال جافة أو مادة أخرى غير قابلة للاحتراق متبوعة بورقة بلاستيكية لتقليل انتشار المطر أو ملامسته للتخلص منه لاحقًا ولا تستخدم الماء، إلا إذا وجهت للقيام بذلك، انسكاب المسحوق: قم بتغطية انسكاب المسحوق بورق بلاستيكي أو قماش القنب لتقليل انتشاره وإبقاء المسحوق جافًا ولا تقم بالتنظيف أو التخلص إلا تحت إشراف متخصص.
- قم بارتداء جهاز تنفس ذاتي الضغط موجب (SCBA)، وقم بارتداء ملابس واقية من المواد الكيميائية موصى بها على وجه التحديد من قبل الشركة المصنعة، وقد توفر حماية حرارية قليلة أو معدومة، توفر الملابس الواقية لرجال الإطفاء الهيكلية حماية محدودة في حالات الحريق فقط وهي غير فعالة في حالات الانسكاب حيث يكون الاتصال المباشر مع المادة ممكنًا.
