Fernando Quezada Pérez MM85 Nitruros y carburos Fernando Quezada Pérez MM85

Nitruros En química, el Nitruro es un compuesto de nitrógeno, donde el nitrógeno tiene un estado de oxidación de -3. Los nitruros forman parte de una clase amplia de compuestos con muchos usos. Hay excepciones a esta convención de denominación: el nitruro de hidrógeno, NH3 se llama amoníaco, y los nitruros de bromo y yodo son llamados tribromuro de nitrógeno y triyoduro de nitrógeno, respectivamente. El nitrógeno también forma los per nitruros, que contienen el anión N22− y las azidas, que contienen N3−.

El ion nitruro El ion nitruro es N3− (un átomo de nitrógeno con un exceso de tres electrones). Los electrones excedentes le dan al átomo de nitrógeno una capa cerrada de gas noble. El ion nitruro es isoeléctrico con el anión óxido, O2−, y el anión fluoruro, F− y tiene un radio iónico estimado de 140pm. El ion nitruro es un fuerte ligante. tiene una longitud de enlace metal-nitrógeno pequeña, indicando enlace múltiple. La afinidad electrónica del nitrógeno es una de las más altas, superada sólo por la del flúor y el oxígeno. Esto significa que los nitruros son un grupo grande de compuestos, que tienen un rango amplio de propiedades.

La afinidad electrónica del nitrógeno es una de las más altas, superada sólo por la del flúor y el oxígeno. Esto significa que los nitruros son un grupo grande de compuestos, que tienen un rango amplio de propiedades.

Aplicaciones materiales refractarios lubricantes, por ejemplo el nitruro de boro hexagonal, BN materiales de corte, por ejemplo nitruro de silicio, Si3N4 aislantes, por ejemplo nitruro de boro, BN, nitruro de silicio, Si3N4 semiconductores, como el nitruro de galio, GaN revestimientos metálicos, como el nitruro de titanio, TiN almacén de hidrógeno, como el nitruro de litio, Li3N

Aplicaciones: del automóvil Industrial Rodillos de levas del tren Cilindros y rodillos en bombas de diesel de alta presión (Ceradyne) Rodillos de levas del tren de válvulas de motores diesel pesados. (Ceradyne) Rodamientos de rodillos y husillos empleados en vehículos de F-1 (Ceradyne)

Aplicaciones: Industrial aeroespacial Radomos para misiles en los más modernos sistemas de defensa aérea. (Ceradyne) Aislante en sistemas de encendido en motores a reacción (Ceradyne) Rodamientos, casquillos y componentes resistentes al desgaste en motores a reracción comerciales (Ceradyne)

Aplicaciones: Industria química Tubos en cámaras de combustión en la fabricación de HCN (Ceradyne) Tubo de protección de termopar en la fabricación de TiO2 a partir de TiCl4 (Ceradyne)

Aplicaciones: Desgaste Industrial Industria metalúrgica: rodillos de doblado, de compresión y de trefilado en la industrial del Cu Rodamientos en general (Ceradyne) Válvulas de bola (Ceradyne) Industria del papel (componentes que trabajan en condiciones muy abrasivas, ácidas y a cizalla) Injertos para herramientas de corte

Carburos 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 ExCy.

Carburos covalentes 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 debidas 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.

Carburos iónicos Los carburos iónicos tienen un carácter fuerte de sal y se forman sobre todo a partir de los elementos de los grupos I y II de la tabla. 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 (Fe3 C) conocido como cementita. Estos según la especie aniónica presente en el sólido, pueden ser diferenciados en metanidos (derivados del metano con formalmente el ion C4– como el Li4C o el Al4C3), los acetiluros (derivados del acetileno como el CaC2) y los alenuros con el ion C34– = 2– C=C=C2–. En contacto con agua estos carburos dan el óxido o el hidróxido del elemento y el hidrocarburo (metano, acetileno o propadieno) correspondiente.

Carburos metálicos Estos carburos se forman con metales de transición como el wolframio o el titanio. A menudo no tienen una estequiometria definida. 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 ºC) y se utilizan en la elaboración de utensilios de cerámica y de maquinaria.

Aplicaciones -Abrasivos (ppal aplicación) -Componentes resistentes al desgaste de diversa maquinaria. -Rodamientos -Componentes de turbinas de gas que operan a alta temperatura -válvulas de reglaje -Resistencias de hornos -semiconductores -Industria de protección y armamento

Aplicaciones: Armaduras Armaduras compuestas Chobham (Challenger 2; M1 Abrams, Leopard,..) Armaduras ligeras Componentes de helicoptero hechos de Ceralloy 546 (SiC/carburo de boro)

Aplicaciones: Automoción Bombas de agua Frenos disco y embragues Filtros de partículas diesel Disco de freno de Porsche Carrera GT (Si infiltrado en composites C reforzado con C) Filtros de partículas de motores diesel (izda. SiC; dcha. cordierita Componentes de bombas de agua

Aplicaciones: Resistencias Elementos calefactores en hornos de alta temperatura (T=600 – 1500 ºC) Aplicaciones: Abrasivo Papel de lija Imagen SEM de papel abrasivo de 600 (150x)

Aplicaciones: Joyeria Moisanita Aplicaciones: Joyeria Aplicaciones: Material estructural Alabes y toberas de turbinas turbinas Alabes de turbina Rodamiento completo Toberas soplantes (atomización)

Gracias por su atención.

Bibliografía Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419. http://ocw.uc3m.es/ciencia-e-oin/ceramicas-y-vidrios/bloque- iv/CarburosyNitruros.pdf http://webdeptos.uma.es/qicm/Doc_docencia/Tema6_CM.pdf