Carbide

Een carbide is een chemische verbinding van koolstof met een element met kleinere of gelijke elektronegativiteit.

Carbiden zijn alle erg hard en sterke oxidatoren:

Deze laatste wordt veel gebruikt bij onder andere carbidschieten. Als calciumcarbide namelijk in aanraking komt met water, ontstaat het explosieve gas acetyleen volgens de volgende reactie:

CaC₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + C₂H₂

Indeling

Het carbide ion is zowel:

het C₂²⁻, of een zout hiervan (met een drievoudige binding)
het C⁴⁻, of een zout hiervan. Dit is een erg sterke base.

Carbiden worden over het algemeen ingedeeld volgens hun type chemische binding:

zoutachtige carbiden: verbindingen met hoofdzakelijk elementen uit de groepen I, II en III.
- methaniden met C⁴⁻ zoals berylliumcarbide Be₂C en aluminiumcarbide Al₄C₃. Bij hydrolyse geven ze methaan af:
  Al₄C₃ + 12 H₂O → 4 Al(OH)₃ + 3 CH₄
- acetyliden met het theoretische acetylide anion C₂²⁻. Deze worden gevormd met alkalimetalen, aardalkalimetalen en lanthaniden: natriumcarbide Na₂C₂, calciumcarbide CaC₂ en lanthaancarbide LaC₂. Lanthaniden kunnen ook carbiden vormen met volgende formule M₂(C₂)₃. Ook metalen uit groep 11 kunnen acetyliden vormen zoals koper-(I)-acetylide en zilveracetylide. Ook carbiden van actiniden met formule MC₂ en M₂C₃ worden beschouwd als zouten van C₂²⁻. Deze verbindingen reageren met water en de C₂²⁻ ionen worden gehydrolyseerd tot acetyleen:
  Ca²⁺ + C₂²⁻ + 2 H₂O → HCCH + Ca(OH)₂
- "sesquicarbiden" bevatten het polyatomisch ion C₃⁴⁻. Dit komt voor in een lithiumcarbide Li₄C₃ en een magnesiumcarbide Mg₂C₃. Het ion is lineair en iso-elektronisch met CO₂.
covalente verbindingen: hiertoe behoren siliciumcarbide SiC en boorcarbide B₄C. Dit zijn beide zeer harde, vuurvaste materialen. De elementen Si en B benaderen het dichtst koolstof in grootte en elektronegativiteit.
interstitiële carbiden: de carbiden van de meeste overgangsmetalen uit de groepen 4, 5 en 6 (met uitzondering van chroom) worden dikwijls aangeduid met de term "interstitiële verbindingen". Deze carbiden hebben metallische eigenschappen en zijn vuurvast. Titaancarbide kan een aantal stoechiometrische formules aannemen, gaande tot Ti₈C₁₂⁺, een stabiele cluster. Ook wolfraamcarbide WC heeft een groot industrieel belang.
intermediaire carbiden van overgangsmetalen: dit zijn meer complexe structuren met meervoudige stoechiometrie, bijvoorbeeld ijzer vormt een aantal carbiden Fe₃C (cementiet), Fe₇C₃ en Fe₂C. Dergelijke carbidfen zijn reactiever dan de interstitiële carbiden. De carbiden van Cr, Mn, Fe, Co en Ni worden gehydroliseerd door verdunde zuren tot een mengsel van waterstof en koolwaterstoffen.

Het complex [Au₆C(PPh₃)₆]²⁺ bevat een kern van koolstof en goud

moleculaire carbiden: men kent metaalcomplexen die C_n bevatten. De meeste zijn koolstofgecentreerde clusters zoals [Au₆C(PPh₃)₆]²⁺. Men kent ook dergelijke stoffen bij de metaalcarbonylen en bij enkele metallische halogeniden. Men heeft zelfs verbindingen gekristalliseerd met carbiden op het uiteinde van de molecule, zoals CRuCl₂(P(C₆H₁₁)₃)₂.

Bereiding

Carbiden kunnen op volgende wijze bereid worden:

rechtstreekse verbinding der elementen bij hoge temperatuur (meer dan 2200 °C)
verhitting met koolstof van een verbinding van het metaal (meestal een oxide)
verhitting van het metaal in dampen met een geschikt koolwaterstof.

Zie de categorie Carbides van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.