Carburo

Los carburos son compuestos que se forman a partir de la unión entre el carbono y un elemento E (generalmente más electropositivo que el carbono) para dar sustancias del tipo E_xC_y.

La síntesis de los carburos se realiza generalmente a partir de carbono elemental con el elemento, su óxido o su carbonato a elevadas temperaturas en una reacción en sólido. Así el carburo de calcio (el carburo más conocido) se puede obtener a partir de carbonato de calcio (que es inestable a altas temperaturas y se transforma en cal viva perdiendo una molécula de dióxido de carbono) u óxido de calcio y coque a temperaturas de entre 2000 y 2500 °C.

• CaCO₃ → CaO + CO₂
• CaO + 3 C → CaC₂ + CO

Los carburos iónicos se forman a partir de elementos con alta electropositividad (grupos 1, 2 y 3 de la tabla periódica, lantánidos, actínidos y aluminio) y en estos compuestos el carbono tiene por lo tanto una carga negativa.

Unos ejemplos típicos son el carburo de litio (Li₄C), el carburo de berilio (Be₂C), el carburo de magnesio (Mg₂C), el ya mencionado carburo de calcio (CaC₂), el carburo de aluminio (Al₄C₃) y el carburo de hierro (Fe₃C) conocido como cementita.

Estos según la especie aniónica presente en el sólido, pueden ser diferenciados en metanidos (derivados del metano con formalmente el ion C^4– como el Li₄C o el Al₄C₃), los acetiluros (derivados del acetileno como el CaC₂) y los alenuros con el ion C₃^4– = ^2–C=C=C^2–. En contacto con agua estos carburos dan el óxido o el hidróxido del elemento y el hidrocarburo (metano, acetileno o propadieno) correspondiente. Así en el laboratorio son fuentes fáciles de manejar para estos gases que de otra manera necesitarían una bombona a presión.

Los carburos covalentes se forman entre el carbono y elementos con aproximadamente la misma electronegatividad. Los ejemplos más importantes de este grupo son el carburo de silicio o carborundo (SiC) con estructura de diamante y una dureza en la escala de Mohs de entre 9 y 9,5 y el carburo de boro (B₄C₄).

Estas sustancias suelen ser muy duras debido a los enlaces covalentes formados en las tres dimensiones. Se utilizan por ejemplo como materiales abrasivos o como recubrimientos en piezas que tienen que resistir abrasiones mecánicas. El carburo de silicio se utiliza también como soporte para catalizadores debido a su alta resistencia y buena conductividad térmica.

Estos carburos se forman con metales de transición de los grupos 4, 5 y 6 como el wolframio o el titanio. A menudo no tienen una estequiometría definida y a menudo se les describe como compuestos intersticiales por las posiciones que ocupan los carbonos en la estructura cristalina. Esto se debe a que el carbono ocupa posiciones libres tetraédricas en la estructura del metal. Las sustancias formadas se caracterizan por su elevada resistencia mecánica y térmica (puntos de fusión típicamente del orden de unos 3000 a 4000 °C) y se utilizan en la elaboración de utensilios de cerámica y de maquinaria.

• Acetiluro
• Nitruro
• Boruro
• Cerámica