Zirkoniumkarbidi

Zirkoniumkarbidi (ZrC) on epäorgaaninen yhdiste ja zirkoniumin karbidi. Yhdiste on erittäin kovaa ja kuumuudenkestävää ainetta, minkä vuoksi sitä käytetään näitä ominaisuuksia vaativissa sovelluksissa.

Rakenne ja ominaisuudet 
Zirkoniumkarbidi kuuluu niin kutsuttuihin välisijayhdisteisiin: hiiliatomit sijaitsevat zirkoniumin metallihilan oktaedrisissä välisijoissa. Zirkoniumkarbidi ei ole stoikiometrinen yhdiste, vaan sen koostumus vaihtelee tyypillisesti välillä ZrC0,6–ZrC0,98, ja sitä voidaankin pitää kiinteänä liuoksena. Aine on hyvin kovaa ja haurasta, ja sen sulamispiste on 3 540 °C. Se ei liukene veteen eikä vesi hydrolysoi sitä. Zirkoniumkarbidi sen sijaan liukenee väkevään rikkihappoon ja väkevään vetyfluoridiin, jos läsnä on hapettavia ioneja, kuten nitraatteja tai peroksideja. Zirkoniumkarbidi on inertti tavallisissa lämpötiloissa ja reagoi vain halogenidien kanssa yli 250 °C:n lämpötilassa ja hapettimien läsnä ollessa se reagoi zirkoniumdioksidiksi yli 700 °C:n lämpötilassa. Monien muiden välisijayhdisteiden tavoin zirkoniumkarbidi johtaa sähköä.

Valmistus ja käyttö 
Tyypillisesti zirkoniumkarbidia tuotetaan zirkoniumdioksidista tai zirkoniumsilikaatista kuumentamalla niitä hiilimustan eli hienojakoisen hiilen kanssa inertissä ilmakehässä tai alipaineessa noin 1 500 °C:n lämpötilassa. Toinen tapa valmistaa yhdistettä on zirkonium(IV)kloridin ja metaanin välisellä reaktiolla vetyilmakehässä 900–1 400 °C:n lämpötilassa.
ZrO2 + 2 C → ZrC + CO2

Zirkoniumkarbidia käytetään hionta-aineena, valmistettaessa hehkulamppujen hehkulankoja ja työkalujen pinnoitteena. Sitä on tutkittu myös ydinreaktorien rakennemateriaalina. Zirkoniumkarbidia voidaan käyttää myös komposiittina muiden metallikarbidien kanssa.

Lähteet

Aiheesta muualla 
ChemBlink: Zirconium carbide 

Karbidit
Zirkoniumyhdisteet