Carbeto de silicio

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DEFINIÇÃO DO TEMA PARA A ELABORAÇÃO DO ESTUDO DIRIGIDO
O trabalho deverá conter os seguintes tópicos:
(1) Considerações gerais;
(2) Para cada elemento constituinte do material, apresentar suas principais propriedades físicas e químicas.
(3) Métodos de obtenção do material;
(4) Apresentar as características estruturais e as principais propriedades (física, química, elétrica, magnética ouótica) do material;
(5) Aplicações industriais e tecnológicas.

GRUPO 1 | TEMA |
IntegrantesCaio Henrique de Paula CamposPaulo César SimõesThiago Henrique dos SantosWicaro Acassio IvoFabrício PanucciPedro Gazeta TschizikWagner Graciano | Carbeto de silício |

Carbeto de silício

(1) Considerações gerais
O Carbeto de silício (SiC, também chamado carborundum) é um composto químico desilício e carbono. É mais familiar como um composto sintético largamente usado como abrasivo, mas ocorre também na natureza na forma do mineral muito raro chamado moissanite. Grãos de carbeto de silício podem ser agregados por sinterização, formando uma cerâmica muito dura.
(2) Para cada elemento constituinte do material, temos suas principais propriedades físicas e químicas.
a. C -(Carbono)
Informações gerais |
Nome, símbolo, número | Carbono, C, 6 |
Série química | Não-metal |
Grupo, período, bloco | 14 (IVA), 2, p |
Densidade, dureza | 2267 kg/m3, 0,5 (grafite) e 10,0 (diamante) |
Propriedade atómicas |
Massa atômica | 12,0107(8) u |
Raio atómico (calculado) | 70 (67) pm |
Raio covalente | 77 pm |
Raio de Van der Waals | 170 pm |
Configuraçãoelectrónica | [He] 2s2 2p2 |
Elétrons (por nível de energia) | 2, 4 (ver imagem) |
Estado(s) de oxidação | 4 |
Estrutura cristalina | hexagonal |
Propriedades físicas |
Estado da matéria | sólido |
Entalpia de vaporização | 355,8 kJ/mol |
Volume molar | 5,29×10−6 m3/mol |
Velocidade do som | 18 350 m/s a 20 °C |

b. Si - Silicio
Informações gerais |
Nome, símbolo, número |Silício, Si, 14 |
Série química | semimetais |
Grupo, período, bloco | 14 (IVA), 3, p |
Densidade, dureza | 2330 kg/m3, 6,5 |
Propriedade atómicas |
Massa atômica | 28,0855(3) u |
Raio atómico (calculado) | 111 pm |
Raio covalente | 111 pm |
Raio de Van der Waals | 210 pm |
Configuração electrónica | [Ne] 3s2 3p2 |
Elétrons (por nível de energia) | 2, 8, 4 (ver imagem) |Estado(s) de oxidação | +3, 1 (óxido anfótero) |
Estrutura cristalina | cúbico de faces centradas |
Propriedades físicas |
Estado da matéria | sólido |
Ponto de fusão | 1687 K |
Ponto de ebulição | 3538 K |
Entalpia de fusão | 50,55 kJ/mol |
Entalpia de vaporização | 384,22 kJ/mol |
Velocidade do som | 8433 m/s a 20 °C |

(3) Métodos de obtenção do materialEstrutura cristalina do carbeto de silício

O carbeto de silício é um material predominantemente covalente – decorre da pequena diferença de eletronegatividade entre os átomos de C e Si – e, por isto, apresenta ligações fortes e direcionais. Em decorrência da elevada energia característica das ligações covalentes, há uma dificuldade inerente ao processamento do SiC pela necessidade de quebra destas ligações fortes. Acaracterística fortemente direcional das ligações covalentes leva à formação de uma estrutura cristalina com ângulos bem definidos e de menor empacotamento atômica (número de átomos/unidade de volume), acarretando uma baixa densidade atômica. Tais ligações químicas são igualmente responsáveis por propriedades como resistência mecânica e dureza em temperaturas elevadas.

A estrutura cristalinado SiC se caracteriza pela formação de tetraedros coordenados do tipo Si4C ou SiC4. A figura a seguir ilustra a estrutura em questão:

A estrutura tetraédrica de SiC apresenta formas polimórficas diversas. Há duas fases de SiC características e bem definidas, a saber:

 α-SiC

o Constitui a fase mais estável

o Apresenta estrutura cristalina hexagonal ou romboédrica

o...
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