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. Muestra estabilidad térmica hasta 1400 °C. Se descompone en medio ácido para dar metano.
Preparación 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.
4Al + 3C -> Al4C3
Alternativamente, pude obtenerse utilizando el óxido de aluminio (alúmina), aunque este procedimiento es menos favorable debido a la generación de monóxido de carbono.
2Al2O3 + 9C -> Al4C3 + 6CO
También puede obtenerse utilizando carburo de silicio (SiC), que también reacciona con el aluminio para producir el carburo de aluminio.
4Al + 3SiC -> Al4C3 + 3Si
Reacciones En medio acuoso el carburo de aluminio se hidroliza con desprendimiento de metano y producción de cantidades considerables de calor.
Al4C3 + 12H2O -> 4 Al(OH)3 + 3CH4
Reacciones similares ocurren con los ácidos:
Al4C3 + 12HCl -> 4 AlCl3 + 3CH4 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.
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.
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.
Aplicaciones Las partículas de carburo de aluminio finamente dispersas en la matriz de aluminio reducen la tendencia del material a deslizarse, especialmente en combinación con partículas de carburo de silicio.
El carburo de aluminio se puede utilizar como abrasivo en herramientas de corte de alta velocidad. Tiene aproximadamente la misma dureza que el topacio .
Véase también
Carburos Carburo de silicio Carburo de calcio
Referencias
Categoría:Compuestos de aluminio Categoría:Carburos