碳化鈹

碳化鈹（化學式：Be₂C）是一種金屬碳化物。與金剛石類似，它是一種硬度很大的化合物。^[1] 它的硬度與金剛砂相當，可以在高壓下進行加工，製成耐磨材料。這是一種透明的晶體，由於體系中的痕量碳難以除去，它的顏色可由琥珀色變化到深棕色。^[2]

結構編輯

碳化鈹為反螢石型晶體結構，形式上是甲烷的簡單取代衍生物。因為C^4-離子堆積形成的空隙很小，所以實際上只有半徑很小的Be²⁺能形成M₂C型碳化物，同族的其他元素鎂、鈣等由於Mg²⁺和Ca²⁺的半徑較大，只能形成MC₂型乙炔衍生物。^[2]

碳化鈹可以由金屬鈹與碳單質在超過900°C的高溫下共熱來製備，也可以在超過1500°C的條件下用碳還原氧化鈹來得到它：

{\rm {\ 2BeO+3C\rightarrow Be_{2}C+2CO}}

該反應的溫度控制非常重要，溫度太低不能反應，太高的話碳化鈹會分解成石墨和金屬鈹^[3]。

碳化鈹在水中非常緩慢地水解：

{\rm {\ Be_{2}C+2H_{2}O\rightarrow 2BeO+CH_{4}}}

正因為這樣，用碳化鈹作高溫材料時必須塗上金屬或含硅的釉，以免與大氣中的水蒸氣作用。^[2]

分解速率在無機酸存在下加快，因為氧化鈹溶解促進了反應向正方向進行：

{\rm {\ Be_{2}C+4H^{+}\rightarrow 2Be^{2+}+CH_{4}}}

然而，在熱的濃鹼中反應非常迅速，產生鹼金屬的鈹酸鹽和甲烷：

{\rm {\ Be_{2}C+4OH^{-}+2H_{2}O\rightarrow 2Be(OH)_{4}^{2-}+CH_{4}}}

碳化鈹與鹵素反應生成鹵化鈹和碳^[4]：

{\rm {\ Be_{2}C+2F_{2}\rightarrow 2BeF_{2}+C}}

鈹粉與乾燥的乙炔在450°C下反應可以生成BeC₂^[2]。

^ American Elements website （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）. Retrieved June 11, 2009.
^ ^2.0 ^2.1 ^2.2 ^2.3 張青蓮. 《无机化学丛书》第二卷：铍、碱土金属、硼、铝、镓分族. 北京: 科學出版社. 1991年11月: P47–48. ISBN 7-03-002238-6.
^ 張青蓮. 《无机化学丛书》第三卷：碳、硅、锗分族. 北京: 科學出版社. 1991年11月: P28. ISBN 7-03-002238-6.
^ C. L. Parsons: "The Chemistry and Literature of Beryllium", Chemical Publishing (1909), p. 26. Volltext