Karbidi

Karbidi on hiilen ja sitä vähemmän elektro­negatiivisen aineen yhdiste. Karbidit voidaan yleisesti ottaen jaotella kemiallisen sidos­tyypin mukaan seuraaviin ryhmiin: (i) suolamaiset, (ii) kova­lent­tiset karbidit, (iii) väli­sija­karbidit ja (iv) "väli­muotoiset" siirtymämetallien karbidit. Esi­merkkinä kustakin ryhmästä voidaan mainita kalsiumkarbidi, piikarbidi, volframikarbidi ja rautakarbidi eli sementiitti, joilla kaikilla on suuri teollinen merkitys. Ionisten karbidien nimeäminen ei ole systemaattista.

Suolamaiset karbidit

Suolamaisia, ioni­sidoksellisia karbideja muodostavat vahvasti elektro­positiiviset alku­aineet, lähinnä alkalimetallit, maa-alkalimetallit ja ryhmän 3 metalliset alku­aineet kuten skandium, yttrium ja lantaani. Ryhmään 13 kuuluva alumiini muodostaa myös ioni­sidoksellisen karbidin, alumiinikarbidin, mutta samaan ryhmään
kuuluvat gallium, indium ja tallium eivät.
Suolamaiset karbidit jaetaan metanideihin eli metideihin, joissa hiilen ajatellaan olevan C⁴⁻-ionina, asetylideihin, joissa se on kaksi­atomisina C₂²⁻ -ioneina, ja seskvi­karbideihin, joissa se on kolmi­atomisina C₃⁴⁻-ioneina. Grafiitin inter­kalaatio­yhdistettä KC₈, jota voidaan valmistaa kaliumhöyrystä ja grafiitista, sekä fullereenin C₆₀ alkali­metallien kanssa muodostamia yhdisteitä ei yleensä lueta karbideiksi.
Kaikki suola­maiset karbidit hydro­lysoi­tuvat vesi­liuoksissa ja muodostavat hiilivetyjä.

Seskvikarbidit

Kolmi­atominen ioni C₃4–, jota joskus nimitetään seskvi­karbidiksi tai allylenidiksi, esiintyy litiumkarbidissa Li₄C₃ ja magnesiumkarbidissa Mg₂C₃. Tämä ioni on lineaarinen ja iso­elektrinen hiilidioksidin (CO₂) kanssa.
Hiili­atomien välinen etäisyys magnesium­karbidissa on 133,2 pm. Magnesium­karbidin hydro­lyysissä muodostuu propyynia (CH₃CCH) ja propadieenia (CH₂CCH₂), mikä oli ensimmäinen osoitus siitä, että se sisältää C₃4– -ioneja.

Kovalenttiset karbidit

Kovalenttisina karbideina pidetään yleensä piin ja boorin karbideja, joskin kaikilla hiili­yhdisteillä on jossakin määrin ko­valent­tista luonnetta. Piikarbidilla on kaksi saman­tapaista kide­muotoa, joilla molemmilla on timanttia muistuttava kiderakenne. Boorikarbidilla, B₄C sen sijaan on epä­tavallinen rakenne, johon sisältyy ikosaedrisiä, hiili­atomien toisiinsa sitomia boori­atomien muodostamia yksikköjä. Tässä suhteessa boori­karbidi muistuttaa runsaasti booria sisältäviä borideja.
Sekä piikarbidi, joka tunnetaan myös nimellä karborundum, että boori­karbidi ovat erittäin kovia ja valoa taittavia aineita. Molemmat on teollisesti tärkeitä materiaaleja. Boori muodostaa muitakin ko­valent­ti­sia karbideja, esimerkiksi B₂₅C.

Välimuotoiset siirtymämetallien karbidit

Näissä karbideissa siirtymä­metalli-ionin läpi­mitta on pienempi kuin kriittinen 135 pm. Rakenteeltaan ne eivät ole väli­sija­karbideja vaan moni­mutkaisempia. Monia stoikio­metrioita esiintyy; esimerkiksi rauta muodostaa joukon karbideja: Fe₃C, Fe₇C₃ ja Fe₂C. Tunnetuin näistä on sementiitti, Fe₃C, jota esiintyy teräksissä. Se on erittäin kova, mutta samalla hauras yhdiste.
Nämä karbidit ovat reak­tiivi­sempia kuin väli­sija­karbidit; esi­merkiksi kromin, mangaanin, raudan, koboltin ja nikkelin karbidit kaikki hydro­ly­soi­tuivat laimeissa hapoissa ja toisinaan vedessäkin, jolloin syntyy vedyn ja hiilivetyjen seos. Näillä yhdisteillä on yhteisiä ominai­suuksia sekä inerttien väli­sija­karbidien että reak­tiivi­sempien suola­maisten karbidien kanssa.

Karbidikompleksit

Hiilen ja metallien muodostamat kompleksi-ionit ovat hyvin tunnettuja. Tavallisimpia ovat hiilen keskus­atomina sisältävät klusterit kuten [Au₆C(PPh₃)₆]²⁺.
Saman­tapaisia ioneja muodostavat metallikarbonyylit ja metallihalidit. Terminaalisiakin karbideja on kiteytetty, esimerkiksi CRuCl₂(P(C₆H₁₁)₃)₂.

Metallit, jotka eivät muodosta karbideja

Joidenkin metallien kuten lyijyn ja tinan ei aikaisemmin uskottu muodostavan karbideja missään olo­suhteissa.
On kuitenkin olemassa yhdistetty titaani-tina-karbidi, joka on kaksi­ulotteinen sähkön­johde. Vuonna 2007 ilmoitettiin kahdesti, että lyijy­karbidia, PbC₂ olisi onnistuttu valmistamaan ja että se olisi ilmeisesti ollut asetylidi, mutta väitteitä ei ole vielä julkaistu tarkis­te­tuissa julkaisuissa.