Masa molară a carburii de siliciu

Carbura de siliciu (SiC) este un compus chimic anorganic format din siliciu și carbon, care se găsește în mod natural în formațiunile minerale de moissanite. Începând cu 1893, pulberea și cristalele de SiC au fost produse în masă pentru a fi utilizate ca abraziv și componentă în frâne și ambreiaje ceramice de lungă durată.

SiC este compus din mai multe politipuri cu structuri cristaline și bandgaps diferite, ceea ce permite obținerea unor combinații variate care se sublimă la 2700 de grade C. Culoarea poate varia de la galben-verde la negru-albăstrui iridescent înainte de sublimarea completă.

Metrologia reacțiilor chimice

Carbura de siliciu (SiC) este un compus chimic anorganic format din siliciu și carbon care se găsește în natură doar în cantități infime, precum piatra prețioasă moissanite. Cu toate acestea, începând din 1893, SiC a fost produs în masă pentru a fi utilizat atât ca material abraziv, cât și ca material ceramic pentru aplicații care necesită o durabilitate ridicată, cum ar fi vestele antiglonț. SiC poate fi produs fie sub formă de pulbere, fie sub formă de cristale - ambele forme fiind combinate prin sinterizare pentru a forma materiale ceramice foarte durabile, cu proprietăți fizice variate.

Oamenii de știință trebuie să cunoască cantitățile de reactanți și produse pentru a determina rezultatul reacțiilor chimice, pentru a calcula cantitatea de materie care va fi generată de reacția lor. Pentru a face acest lucru, ei convertesc mai întâi cantitățile din unități de masă (m) în moli (mol), care măsoară numărul de atomi prezenți într-o probă. Acest proces de conversie între unități de masă și moli este cunoscut sub denumirea de calcul al masei molare - un instrument esențial utilizat în calculele stoechiometrice.

Ecuațiile chimice echilibrate sunt necesare pentru respectarea legii conservării masei, ceea ce înseamnă că niciun atom nu este pierdut sau câștigat în timpul unei reacții. De asemenea, ele servesc la prezicerea cantităților produse în urma unor reacții date, cum ar fi cantitatea de SiC care va fi produsă din nisip. Masele molare ale acestora pot fi determinate din raporturile dintre coeficienții de reacție și masele atomice ale elementelor implicate.

Sistemul internațional de unități este compus din șapte unități fundamentale, care includ lungimea (m), masa (kg), curentul electric (A), temperatura termodinamică (K), cantitatea de substanță (volum molar) și intensitatea luminoasă (cd). În prezent, cele mai multe utilizări ale masei molare sunt legate de producerea sau calibrarea constantelor fizice - furnizând baza pentru alte unități SI.

S-a constatat că lucrătorii care produc carbură de siliciu pentru a fi utilizată ca abraziv suferă de boli respiratorii similare celor cauzate de expunerea la azbest. Carbura de siliciu produce particule microscopice de praf care pot fi inhalate în plămâni, unde provoacă fibroză pulmonară interstițială difuză sau "boală asemănătoare silicozei". Un studiu a demonstrat acest lucru, radiografiile toracice ale lucrătorilor care produc carbură de siliciu prezentând opacitate rotundă mică, cu profuzie redusă, asemănătoare cu cea care apare în cazul expunerii la azbest (alveolită fibrozantă de tip crocidolit).

Pregătirea și optimizarea materialelor

Carbura de siliciu este un nanomaterial funcțional cu numeroase aplicații într-o gamă largă de domenii, de la catalizatori și semiconductori la ceramică și textile funcționale. Datorită morfologiei microscopice diverse și polimorfismului său, carbura de siliciu are o gamă extrem de largă de proprietăți fizice, chimice și electrice; în special, are o rezistență ridicată la ruperea câmpului electric și este foarte conductoare. În plus, datorită temperaturilor și tensiunilor ridicate, este un material excelent pentru electronica de putere; în plus, calitățile sale de izolare îl fac potrivit ca material izolant pentru paratrăsnete.

Masa molară este un factor esențial în producerea carburii de siliciu, deoarece face parte din calculul stoichiometric care îi definește compoziția și proprietățile finale. Pentru a o găsi, se numără toate masele tuturor atomilor prezenți în formula sa; se înmulțește masa atomică a fiecărui element cu prezența sa; se ia în considerare distribuția izotopică pentru nuclizii prezenți și așa mai departe - același proces se aplică la calcularea greutății moleculare.

Masa molară a carburii de siliciu poate fi împărțită aproximativ la jumătate în funcție de compoziția sa; 1,25 atomi de carbon și 1,5 atomi de oxigen alcătuiesc masa sa, astfel încât aceasta poate servi ca indicator al conținutului de oxigen în formele pulverulente și în vrac ale carburii de siliciu. Cu toate acestea, analiza dimensiunii particulelor va dezvălui în mod mai fiabil densitatea SiC.

Carbura de siliciu are numeroase utilizări industriale datorită durității și rezistenței sale la uzură, cu aplicații pe scară largă, inclusiv tehnici de prelucrare abrazivă și ca o componentă aditivă în ceramică dură, piese auto, piese refractare pentru cuptoare de cărămizi și dispozitive generatoare de electricitate. În plus, carbura de siliciu este utilizată din ce în ce mai mult ca înlocuitor accesibil al diamantului în uneltele de tăiere în timpul producerii de pietre prețioase sintetice precum moissanitul.

Carbura de siliciu poate fi produsă prin diverse procese, inclusiv sinterizare și presare la cald. Pe lângă aplicațiile industriale, carbura de siliciu servește drept materie primă importantă în producția de semiconductori. În plus, rezistența sa mai scăzută, conductivitatea mai mare și rezistența mai bună la coroziune îl pot face un înlocuitor atractiv al cuprului în anumite cazuri.

Predicția proprietăților fizice

Masa molară a carburii de siliciu nu are o influență directă asupra proprietăților sale fizice; totuși, densitatea, duritatea și structura chimică sunt strâns corelate. Prin urmare, cunoașterea masei molare la prelucrarea sau fabricarea carburii de siliciu poate ajuta la optimizarea compoziției și calității produselor finale.

Calcularea exactă a masei molare a unui compus este un pas integral în efectuarea calculelor stoechiometrice care determină compoziția chimică și proprietățile fizice ale acestuia; acest lucru poate fi deosebit de dificil atunci când este vorba de substanțe complexe precum carbura de siliciu.

Studiile au demonstrat că masele molare ale compușilor complecși pot fi prezise cu acuratețe ridicată folosind diverse abordări, inclusiv stoichiometria, termodinamica, cinetica și modelarea moleculară. Pentru a obține rezultate exacte, este extrem de important să se utilizeze un software de calcul stoichiometric capabil să ia în considerare efecte precum suprapunerile și substituțiile care apar frecvent în compușii complecși.

Software-ul de calcul stoechiometric poate fi utilizat pentru a converti formulele chimice în mase molare, care la rândul lor pot fi convertite în proprietăți fizice precum duritatea sau densitatea. Masa molară a carburii de siliciu poate fi determinată prin înmulțirea maselor atomice ale fiecărui element înainte de a le aduna pe toate; în caz contrar, aceasta poate fi estimată și prin compararea masei sale cu cea a compușilor analogi similari pentru care există date experimentale.

Linde Engineering a făcut din cercetarea privind utilizarea masei moleculare pentru predicția proprietăților fizice un domeniu activ de cercetare, acest proiect producând un model de predicție care utilizează tehnologia de radiofrecvență (RF) pentru a prognoza cinci proprietăți fizice pentru PPC utilizând radiofrecvența (RF). Modelul a fost validat utilizând criterii de evaluare și analize de impact specifice materialelor; performanța sa a fost îmbunătățită în continuare prin noi procese de categorizare, tehnici de pretratare a datelor și optimizarea hiperparametrilor; în cele din urmă, modelul a fost implementat într-un software ușor de utilizat pentru a-i spori puterea de predicție; noile date privind rețetele sunt introduse automat în acest software pentru a-i spori puterea de predicție în timp.

Carbura de siliciu a fost descoperită pentru prima dată sub forma mineralului moissanite de Edward Goodrich Acheson. Deși nu este produsă în mod natural, carbura de siliciu trebuie să fie fabricată și utilizată pe scară largă ca abraziv datorită proprietăților sale de rezistență la coroziune, stabilitate chimică și punct de topire ridicat. Cu toate acestea, în timpul fabricării, carbura de siliciu produce praf care irită căile respiratorii în timpul producției; studiile efectuate au raportat, de asemenea, că particulele și fibrele de carbură de siliciu cauzează alveolită fibrozantă masivă progresivă similară cu boala legată de azbest la subiecții umani - boli potențial similare asociate cu expunerea la azbest.

Aplicații

Carbura de siliciu (SiC) este un compus cristalin extrem de dur, produs sintetic, din siliciu și carbon. În timp ce SiC se găsește în stare naturală sub forma mineralului rar moissanite, producția în masă a început în 1893 sub formă de pulbere sau monocristal pentru a fi utilizat ca abraziv sau ceramică tehnică. Datorită durității sale extreme, rezistenței la șocuri termice, rezistenței la uzură pentru pompe și motoare de rachetă și substraturilor semiconductoare din diodele emițătoare de lumină; SiC este utilizat pe scară largă ca material refractar pentru cuptoare industriale și piese rezistente la uzură ca garnituri refractare în cuptoarele industriale, precum și ca garnituri refractare durabile în lapidariile moderne.

La fiecare etapă a producției de SiC, este imperativ să se obțină o înțelegere exactă a masei molare a acestuia. Această cifră poate fi determinată prin însumarea tuturor maselor atomice implicate și înmulțirea acestui total cu numărul de atomi pentru fiecare element prezent într-o reacție chimică; utilizarea acestor cunoștințe permite optimizarea și controlul sintezei cu o mai mare precizie, contribuind la asigurarea unui produs pur.

Odată ce masa molară a materiilor prime a fost determinată, acestea pot fi măcinate sub formă de pulbere fină înainte de a fi amestecate cu adjuvanți de sinterizare fără oxid și transformate în pastă pentru sinterizare la temperatură ridicată sub vid pentru a consolida legăturile chimice și apoi răcite, formate și modelate după cum este necesar pentru crearea produsului final, cum ar fi presarea izostatică la rece sau extrudarea.

Masa molară a materiilor prime poate ajuta la prezicerea proprietăților fizice ale produselor finite, cum ar fi densitatea, duritatea și conductivitatea termică. Din păcate, însă, această relație nu poate fi stabilită în mod direct; atunci când se fac previziuni bazate doar pe masa molară, trebuie luate în considerare și alte informații, cum ar fi structura cristalină sau tipurile de legături chimice.

China Yafeite, ca producător de top de produse și servicii de carbură de siliciu de înaltă calitate, oferă o gamă largă de produse și servicii concepute pentru diverse aplicații. Contactați-ne acum pentru a obține mai multe informații despre aceste oferte; echipa noastră va fi mai mult decât fericită să răspundă la orice întrebări pe care le-ați putea avea!