Carburo de tantalio

Carburo de tantalio
__ Ta 4+     __ C 4− Rejilla cristalina de carburo de tantalio (TaC, estequiométrico )
Identificación
N o CAS	12070-06-3 (TaC) 12070-07-4 (Ta2C)
N o ECHA	100,031,914
N o EC	235-118-3 (TaC) 235-119-9 (Ta 2 C)
Apariencia	polvo inodoro de color marrón grisáceo oscuro
Propiedades químicas
Fórmula bruta	C TaTaC
Masa molar	192,9586 ± 0,0008  g / mol C 6,22%, Ta 93,78%,
Propiedades físicas
T ° fusión	3.880  ° C (TaC) 3.327  ° C (Ta 2 C)
T ° hirviendo	4 780  ° C (TaC)
Solubilidad	insoluble en agua, soluble en mezcla HF - HNO 3
Precauciones
SGH
Atención H228, P210, P240, P241, P280, H228  : Sólido inflamable P210  : Mantener alejado de fuentes de calor, chispas, llama abierta o superficies calientes. - No fumar. P240  : Conexión a tierra / equipotencial del receptáculo y equipo receptor. P241  : Utilice equipos eléctricos / de ventilación / de iluminación /… / a prueba de explosión. P280  : Use guantes de protección / ropa protectora / protección para los ojos / protección facial.
Transporte
-    3178    Número ONU  : 3178  : SÓLIDO INORGÁNICO, INFLAMABLE, NEP Clase: 4.1 Etiqueta: 4.1  : Sólidos inflamables, sustancias que reaccionan espontáneamente y sólidos explosivos insensibilizados Embalaje: Grupo de embalaje III  : sustancias de bajo peligro.
Unidades de SI y STP a menos que se indique lo contrario.

El carburo de tantalio es un compuesto binario de carbono y tantalio que tiene la fórmula química genérica TaC x, donde x está generalmente entre 0,4 y 1. Por tanto, existe una familia completa de carburos de tantalio: x = 0,5 corresponde al carburo de tantalio (II) Ta 2 C, también llamado monocarbono de ditantalio, mientras que x = 1 corresponde al carburo de tantalio (IV).

El carburo de tantalio es esencialmente un producto industrial utilizado por sus propiedades mecánicas, pero también existe de forma natural, en forma del mineral raro tantalcarbid , de composición estequiométrica TaC.

Propiedades

Los carburos de tantalio son cerámicas ultrarrefractarias extremadamente duras y frágiles con conductividad eléctrica similar a la metálica .

La temperatura de fusión de los carburos de tantalio alcanza un máximo de alrededor de 3.880  ° C dependiendo de las condiciones de medición y la pureza de las muestras. Este valor se encuentra entre los más altos conocidos para compuestos binarios. Solo el carburo de tántalo-hafnio exhibe una temperatura de fusión significativamente más alta, del orden de 4.215  ° C , mientras que la temperatura de fusión del carburo de hafnio es comparable a la del carburo de tantalio.

Los enlaces entre los átomos de carbono y el tantalio en los carburos de tantalio son mezclas complejas de enlaces iónicos , enlaces metálicos y enlaces covalentes . El fuerte aporte de estos últimos confiere a estos materiales su naturaleza muy dura y quebradiza. TaC y tiene una microdureza de 1600 2 000  kg / mm 2 (aproximadamente 9 en la escala de Mohs ) y un módulo de elasticidad de 285  GPa , mientras que los valores correspondientes para el tantalio puro son 110  kg · mm -2 y 186  GPa .

La dureza , el límite elástico y el esfuerzo cortante , así como la sensibilidad de estos valores a la temperatura, aumentan con la tasa x de carbono. TaC es un superconductor con una temperatura crítica es 10,35  K .

Las propiedades magnéticas de TaC xson diamagnéticos para x ≤ 0,9 y se vuelven paramagnéticos para x > 0,9 . El carburo de hafnio tiene la propiedad de invertir el comportamiento compartiendo la misma estructura cristalina que el carburo de tantalio.

Carburos de tantalio sintéticos

Los carburos de tantalio aparecen como polvos de color marrón grisáceo oscuro, generalmente procesados ​​por sinterización . Estos son componentes importantes de los materiales cermet que se utilizan comercialmente en una variedad de herramientas utilizadas en el corte de metales y, a veces, se añaden a las aleaciones de carburo de tungsteno .

Obtenemos los materiales de composición TaC xdeseado a partir de una mezcla de tantalio en polvo y grafito calentado al vacío o bajo una atmósfera inerte ( argón ) a 2000  ° C usando un horno de arco eléctrico o industrial .

Otro método es reducir el óxido de tantalio (V) Ta 2 O 5por carbono al vacío o bajo atmósfera de hidrógeno a una temperatura de 1.500  a  1.700  ° C  ; este proceso se utilizó en 1876 para producir carburo de tantalio, pero no permite controlar la estequiometría del producto.

Carburo de tantalio natural

El carburo de tantalio natural es descrito en 1909 por Paul Walther, quien lo toma como tantalio nativo . Fue rebautizado como carburo de tantalio (carburo de tantalio ) por Victor Goldschmidt en 1926. Su composición fue verificada por Clifford Frondel  (de) en 1962. Finalmente, Karl Hugo Strunz le dio en 1966 el nombre de carburo de tantalio .

La localidad tipo es el depósito Avrorinsky ( río Aktai  (en) , enorme Baranchinsky, Nizhny Tagil , Óblast de Sverdlovsk , Rusia ).

Notas y referencias

Notas

1. Da nombres específicos a los minerales para distinguirlos de los compuestos químicos .

Referencias

1. masa molecular calculada de "  pesos atómicos de los elementos 2007  " en www.chem.qmul.ac.uk .
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4. El valor de 4000  ° C publicado para TaC 0.89no se basa en una medición física sino en una extrapolación del diagrama de fase con referencia al carburo de niobio NbC - ver Emeléus sobre este tema.
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