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Ist Siliziumcarbid ionisch oder molekular?

Ansichten: 222     Autor: Lake Publish Time: 2025-04-23 Herkunft: Website

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Inhaltsmenü

Einführung in Siliziumkarbid

Atom- und Kristallstruktur von Siliziumkarbid

Chemische Bindung im Siliziumkarbid

Ist Siliziumcarbid ionisch oder molekular?

>> Keine molekulare Verbindung

>> Keine vollständig ionische Verbindung

>> Siliziumkarbid als kovalentes Netzwerk solide

Kovalenter Charakter und teilweise Ionizität

Physikalische Eigenschaften im Zusammenhang mit der Bindung

Vergleich mit anderen Arten von Feststoffen

Anwendungen, die durch SIC -Bindung beeinflusst werden

Abschluss

FAQ

>> 1. Ist Siliziumkarbid eine ionische Verbindung?

>> 2. Ist Siliziumkarbid ein molekularer Feststoff?

>> 3. Welche Art von Bindung ist im Siliziumkarbid vorhanden?

>> 4. Wie wirkt sich der Bonding -Typ auf die Eigenschaften des Siliziumkarbids aus?

>> 5. Wie vergleicht Siliziumkarbid mit Diamond in der Bindung?

Zitate:

Siliziumcarbid (SIC) ist ein faszinierendes Material, das in Branchen wie Elektronik, Schleifmittel, Automobiler und Luft- und Raumfahrt aufgrund seiner außergewöhnlichen Härte, thermischen Stabilität und Halbleitereigenschaften weit verbreitet ist. Eine grundlegende Frage stellt sich oft beim Studium der Natur von SIC: Ist Siliziumcarbid -Ionik oder Molekular? Dieser Artikel enthält eine eingehende Analyse der Bindungspunkte von Siliziumcarbid , die Atomstruktur, chemische Bindung, physikalische Eigenschaften und wie diese mit ihrer Klassifizierung als ionisch, molekular oder kovalent zusammenhängen. Dieser umfassende Artikel wird durch detaillierte Erklärungen, Diagramme, Bilder und Videos unterstützt und zielt darauf ab, die Bindungsmerkmale von SIC und ihre Auswirkungen auf die Materialwissenschaft zu klären.

Ist Siliziumcarbid -ionisch oder molekular

Einführung in Siliziumkarbid

Siliziumcarbid (SIC), auch als Carborundum bekannt, ist eine Verbindung, die aus Silizium- und Kohlenstoffatomen (C) gebildet wird. Es tritt natürlich als seltener Mineral -Moissanit auf, wird jedoch überwiegend synthetisch für den industriellen Gebrauch hergestellt. SIC wird für seine extreme Härte, seinen hohen Schmelzpunkt (ca. 2730 ° C), ausgezeichnete thermische Leitfähigkeit und Halbleitereigenschaften geschätzt.

SIC wurde historisch als Schleifmittel eingesetzt und ist heute ein wichtiges Material für Hochleistungselektronik, LED-Technologie und fortschrittliche Keramik.

Atom- und Kristallstruktur von Siliziumkarbid

Siliziumkarbid kristallisiert in mehreren Polytypen, wobei das häufigste ist:

Polytyp -Kristallstruktur Beschreibung
3c (β-sic) Kubisch (Zinkmischung) Stabil bei niedrigeren Temperaturen
4h-sic Hexagonal Hohe Elektronenmobilität
6h-sic Hexagonal Häufig in kommerziellen Wafern

In diesen Strukturen wird jedes Siliziumatom tetraedral auf vier Kohlenstoffatome koordiniert, und jedes Kohlenstoffatom ist ähnlich an vier Siliziumatome gebunden und bildet ein dreidimensionales Netzwerk.

Chemische Bindung im Siliziumkarbid

Die Bindung im Siliziumkarbid ist hauptsächlich kovalent, bildet durch das Teilen von Elektronen zwischen Silizium- und Kohlenstoffatomen. Sowohl SI als auch C haben vier Valenzelektronen, die es ihnen ermöglichen, starke kovalente Bindungen in einer tetraedrischen Anordnung zu bilden.

- Silizium (SI) ist ein Metalloid mit einer Elektronegativität von etwa 1,8.

- Kohlenstoff (c) ist ein Nichtmetall mit einer Elektronegativität von etwa 2,5.

Der Elektronegativitätsunterschied zwischen Si und C beträgt ungefähr 0,7, was moderat ist und einen gewissen Grad an Polarität in den Bindungen hindeutet, aber nicht genug ist, um als vollständig ionisch eingestuft zu werden.

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Ist Siliziumcarbid ionisch oder molekular?

Keine molekulare Verbindung

Siliziumkarbid ist keine molekulare Verbindung. Molekulare Verbindungen bestehen aus diskreten Molekülen, die durch kovalente Bindungen wie Wasser (H₂O) oder Kohlendioxid (CO₂) zusammengehalten werden. Im Gegensatz dazu bildet SIC einen erweiterten Netzwerk solide, bei dem Atome in einem kontinuierlichen Gitter ohne diskrete Moleküle gebunden sind.

Keine vollständig ionische Verbindung

Während Siliziumcarbid aufgrund des Unterschieds in der Elektronegativität zwischen Silizium und Kohlenstoff einen gewissen ionischen Charakter aufweist, handelt es sich nicht um eine vollständig ionische Verbindung wie Natriumchlorid (NaCl). Ionische Verbindungen bestehen aus Ionen, die durch elektrostatische Kräfte zusammengehalten werden, die normalerweise zwischen Metallen und Nichtmetallen mit großen Elektronegativitätsunterschieden gebildet werden (> 1,7).

Siliziumkarbid als kovalentes Netzwerk solide

Siliziumkarbid wird am besten als kovalenter Netzwerk-Feststoff beschrieben, bei dem Atome durch starke kovalente Bindungen in einem starren dreidimensionalen Gitter verbunden sind. Dieser Bonding -Typ berücksichtigt seine extreme Härte, seinen hohen Schmelzpunkt und seine Halbleitereigenschaften.

Kovalenter Charakter und teilweise Ionizität

Obwohl die Si -C -Bindung im Siliziumcarbid in erster Linie kovalent ist, hat sie einen teilweise ionischen Charakter. Dies ist auf die Elektronegativitätsdifferenz zurückzuführen, die dazu führt, dass eine gewisse Elektronendichte in Richtung Kohlenstoff verlagert wird, wodurch sie leicht negativ (C⁻) und Silizium leicht positiv (si⁺) ist.

Dieser teilweise ionische Charakter trägt zu:

- hohe Bindungsstärke und Stabilität.

- hohe Schmelz-/Sublimationstemperatur (~ 2730 ° C).

- Elektrische Eigenschaften zwischen Metallen und Isolatoren (Halbleiterverhalten).

Physikalische Eigenschaften im Zusammenhang mit Bindungseigenschaftswert

/ Beschreibung Verhältnis zur Bindung
Härte Mohs ~ 9,3–9,5 Starke kovalente Bindungen
Schmelzpunkt ~ 2730 ° C (Sublimation) Hochbindungs -Dissoziationsenergie
Wärmeleitfähigkeit ~ 120–320 w/m · k (variiert je nach Polytyp) Starke Gittervibrationen
Elektrische Leitfähigkeit Halbleiterverhalten Partielle ionische/kovalente Bindung
Dichte ~ 3,21 g/cm3 Kompaktes tetraedrisches Netzwerk

Diese Eigenschaften spiegeln das kovalente Netzwerk der SIC mit einem gewissen Einfluss wider.

mit anderen Arten von Feststoff

-Feststoff -Bindungsstyp -Beispieleigenschaften Vergleich Siliziumkarbidvergleich
Ionic Solid Ionische Bindungen NaCl, Mgo Hoher Schmelzpunkt, spröde Sic hat einen teilweise ionischen Charakter, aber eine stärkere kovalente Natur
Molekularer Feststoff Kovalente Bindungen in Molekülen H₂o, Co₂ Niedriger Schmelzpunkt, volatil Sic ist nicht molekular, keine diskreten Moleküle
Metallisches Feststoff Metallische Bindungen Fe, Cu Leitfähig, formbar Sic ist ein Halbleiter, nicht metallisch
Kovalenter Netzwerk solide Kovalente Bindungen im erweiterten Gitter Diamond, sic Sehr harter, hoher Schmelzpunkt SIC ist ein klassisches kovalentes Netzwerk solide

Anwendungen, die durch SIC -Bindung beeinflusst werden

Die kovalente Netzwerkbindung in SIC beeinflusst direkt die Anwendungen:

- Schleifmittel: Extreme Härte aus starken kovalenten Bindungen macht sic ideal zum Schleifen und Schneiden von Werkzeugen.

-Halbleiter: Teilweise ionischer Charakter und breiter Bandlücke ermöglichen Hochtemperatur-Hochspannungselektronik.

- Refraktionen: hoher Schmelzpunkt und chemische Trägheitsträgeranzugsofenofen.

- Rüstung: Härte und Zähigkeit schützen vor ballistischen Auswirkungen.

Abschluss

Siliziumkarbid ist weder rein ionisch noch molekular. Stattdessen wird es am besten als kovalentes Netzwerk solide eingestuft, wobei starke kovalente Bindungen ein starres dreidimensionales Gitter bilden. Die SI -C -Bindungen weisen aufgrund des mittelschweren Elektronegativitätsunterschieds zwischen Silizium und Kohlenstoff einen teilweise ionischen Charakter auf, der zu seiner einzigartigen Kombination aus extremer Härte, hohem Schmelzpunkt und Halbleitereigenschaften beiträgt. Das Verständnis dieser Natur ist wichtig, um zu schätzen, warum SIC in der anspruchsvollen industriellen und elektronischen Anwendungen so gut funktioniert.

Mischen

FAQ

1. Ist Siliziumkarbid eine ionische Verbindung?

Nein, Siliziumkarbid ist keine vollständig ionische Verbindung. Es hat einen partiellen ionischen Charakter, ist aber in erster Linie kovalent.

2. Ist Siliziumkarbid ein molekularer Feststoff?

Nein, Siliziumkarbid ist nicht molekular. Es bildet eher ein kontinuierliches kovalentes Netzwerk als diskrete Moleküle.

3. Welche Art von Bindung ist im Siliziumkarbid vorhanden?

Siliziumkarbid weist eine kovalente Bindung mit teilweise ionischem Charakter zwischen Silizium- und Kohlenstoffatomen auf.

4. Wie wirkt sich der Bonding -Typ auf die Eigenschaften des Siliziumkarbids aus?

Die kovalente Netzwerkbindung verleiht SIC ihre extreme Härte, einen hohen Schmelzpunkt und das Halbleiterverhalten.

5. Wie vergleicht Siliziumkarbid mit Diamond in der Bindung?

Sowohl SIC als auch Diamant sind kovalente Netzwerkfeststoffe mit tetraedrischer Bindung, aber SIC hat aufgrund von Elektronegativitätsunterschieden einen teilweisen ionischen Charakter.

Zitate:

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/silicon_carbide

[2] https://www.vedantu.com/question-ananswer/type-of-solid-silicon-carbide-class-12-chemistry-cbSe-6044bc2467173e1b2f00bd39

[3] https://byjus.com/chemistry/silicon-carbide/

[4] https://www.echemi.com/community/what-is-the-ionic-character-for-silicon-carbide_mjart2204152000_238.html

[5] https://www.doubtnut.com/qna/256663922

[6] https://byjus.com/question-answer/what-type-ofl-solid-is-Silicon-carbide/

[7] https://www.doubtnut.com/qna/571111813

[8] https://chem.libretexts.org/bookshelves/General_chemistry/map:_General_Chemistry_(petrucci_et_al.)/12:_Intermolecular_Forces:_liquids_ands/12.5:_Network_Covalent_Solids_Solids_St.

[9] https://www.pearson.com/channels/general-chemistry/asset/4d65fa03/silicon-carbide-sic-is-a-calvalent-network-solid-soit-with-a --Simar-Simile-that?chapterid=80424f17

[10] https://homework.study.com/explanation/silicon-carbide-sic-is-a-very-hard-substance-with-a-high-melting-point-which-of-these-describes-the-type-of-solid-it-forms-a-network-b-metallic-c-ionic-d-molecular-e-none-of-these.html

[11] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/s09555221999000680

[12] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s0955221999000680

[13] https://www.preciseceramic.com/blog/main-production-methods-of-silicon-carbide-ceramics.html

[14] https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20080033971/downloads/20080033971.pdf

[15] https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/silicon-carbide

[16] https://pubs.aip.org/aip/apl/article/77/17/2653/112637/chemical-bonding-state-analysis-of-silicon-carbide

[17] https://www.azom.com/article.aspx?articleId=147

[18] https://patents.google.com/patent/us20070221326a1/en

[19] https://www.morganperformancecarbon.com/en-gb/materials/silicon-carbide/reaction-bonded-licon-carbide/

[20] https://en.wikipedia.org/wiki/reaction_bonded_silicon_carbide

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