Carburo de aluminio
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4C
3
| Carburo de aluminio | ||
|---|---|---|
 | ||
| Nombre IUPAC | ||
| Carburo de aluminio | ||
| General | ||
| Fórmula molecular |
Al 4C 3 | |
| Identificadores | ||
| Número CAS | 1299-86-1[1] | |
| ChemSpider | 21241412 | |
| PubChem | 16713326 16685054, 16713326 | |
|
[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[C-4].[C-4].[C-4]
| ||
| Propiedades físicas | ||
| Apariencia | Cristalina. Color blanco en estado puro | |
| Olor | Inodoro | |
| Densidad | 2360 kg/m³; 2,36 g/cm³ | |
| Masa molar | 143,96 g/mol | |
| Punto de fusión | 2200 °C (2473 K) | |
| Estructura cristalina | sistema trigonal | |
| Peligrosidad | ||
| SGA |
  | |
| NFPA 704 |
2
2
2
W
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| Valores en el SI y en condiciones estándar (25 ℃ y 1 atm), salvo que se indique lo contrario. | ||
El carburo de aluminio es un compuesto químico de fórmula Al4C3. Se obtiene por reacción del metal de aluminio o la alúmina (Al2O3) con carbón. A presión y temperatura normal, se presenta como un sólido cristalino de color amarillento, si está puro, o como una masa impura de color oscuro o marrón.[2] Muestra estabilidad térmica hasta 1400 °C. Se descompone en medio ácido para dar metano.
El carburo de aluminio puede prepararse de diferentes maneras. Para uso industrial y en grandes cantidades, se prepara mediante la reacción directa del aluminio y el carbono mediante calentamiento en horno de arco eléctrico.[3]
![{\displaystyle {4\,\mathrm {Al} {}+{}3\,\mathrm {C} {}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {Al} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}\mathrm {C} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f1764e415bf03de4fbeb144e0984a086f7d6ab2f)
Alternativamente, pude obtenerse utilizando el óxido de aluminio (alúmina), aunque este procedimiento es menos favorable debido a la generación de monóxido de carbono.
![{\displaystyle {2\,\mathrm {Al} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}9\,\mathrm {C} {}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {Al} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}\mathrm {C} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}6\,\mathrm {CO} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/989a8285a6a260d46612bedf0f817f43d9047bb6)
También puede obtenerse utilizando carburo de silicio (SiC), que también reacciona con el aluminio para producir el carburo de aluminio.[4]
![{\displaystyle {4\,\mathrm {Al} {}+{}3\,\mathrm {SiC} {}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {Al} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}\mathrm {C} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}3\,\mathrm {Si} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/03c883741717c006186f621857d342388ebb6199)
Reacciones
![{\displaystyle {\mathrm {Al} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}\mathrm {C} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}12\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {}\mathrel {\longrightarrow } {}4\,\mathrm {Al} (\mathrm {OH} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}3\,\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/e5609d842c3936a212a542b85c239d6cdc0245fe)
![{\displaystyle {\mathrm {Al} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}\mathrm {C} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}12\,\mathrm {HCl} {}\mathrel {\longrightarrow } {}4\,\mathrm {AlCl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}3\,\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/cb6a6100b4242037d0e59a56c47390bab8c352ea)
Estructura
El carburo de aluminio tiene una estructura cristalina inusual que consiste en capas alternas de Al2C y Al2C2. Cada átomo de aluminio se coordina con cuatro átomos de carbono en disposición tetraédrica. Los átomos de carbono existen en dos entornos de enlace diferentes: uno es un octaedro deformado de seis átomos de Al a una distancia de 217 pm y el otro es una estructura bipiramidal trigonal distorsionada de cuatro átomos de Al a 190-194 pm y un quinto átomo de Al a 221 pm. [6]
Presencia
Pequeñas cantidades de carburo de aluminio son una impureza que se presenta frecuentemente en el carburo de calcio técnico. En la fabricación electrolítica de aluminio, el carburo de aluminio se forma como producto de corrosión de los electrodos de grafito.[4]
En compuestos de matriz metálica basados en una matriz de aluminio reforzada con carburos no metálicos (carburo de silicio, carburo de boro, etc.) o fibras de carbono, el carburo de aluminio suele formarse como un producto no deseado. En el caso de la fibra de carbono, reacciona con la matriz de aluminio a temperaturas superiores a 500.°C, permitiendo una mejor humectación de la fibra y una mejor inhibición de la reacción química al recubrirla, por ejemplo, con boruro de titanio.
