Tantalcarbid

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Wechseln zu: Navigation, Suche
Kristallstruktur
Strukturformel von Tantalcarbid
__ Ta4+     __ C4−
Kristallsystem

kubisch

Raumgruppe

Fm3m (Nr. 225)[1]

Gitterkonstanten

445 pm (entspricht 4,45 Å)[1]

Allgemeines
Name Tantalcarbid
Verhältnisformel TaC
CAS-Nummer 12070-06-3
Kurzbeschreibung

braunes Pulver oder goldfarbener kristalliner Feststoff[2]

Eigenschaften
Molare Masse 192,959 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

13,9 g·cm−3[3]

Schmelzpunkt

3880 °C[3]

Siedepunkt

5500 °C[3]

Löslichkeit

nahezu unlöslich in Wasser[3]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [3]
02 – Leicht-/Hochentzündlich

Achtung

H- und P-Sätze H: 228
P: 210​‐​241​‐​280​‐​240​‐​370+378 [3]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche nicht möglich

Tantalcarbid ist eine intermetallische Verbindung aus Tantal und Kohlenstoff mit der Summenformel TaC.

Vorkommen[Bearbeiten]

Tantalcarbid wurde bisher erst einmal als natürliche Bildung in der „Aurorinsky Mine“ (Avrorinskii, Avorinskiy) am Fluss Aktai im Barantschinski-Massiv in der russischen Oblast Swerdlowsk (Ural) entdeckt[5] und 1962 durch Clifford Frondel beschrieben. Seine ursprüngliche Bezeichnung „Tantalum carbide“ wandelte Hugo Strunz 1966 in die bis heute gültige Form Tantalcarbid ab.[6]

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten]

Tantalcarbid wird durch Umsetzung von Tantalpulver mit Flammruß

\mathrm{Ta + C \longrightarrow TaC}

oder Reduktion von Tantalpentoxid mit Kohlenstoff hergestellt. Aus diesem Grund muss metallisches Tantal durch Reduktion mit Wasserstoff, Alkali- oder Erdalkalimetallen erzeugt werden.

Kleine Mengen Tantalcarbid können aus Tantal-Drähten bei Temperaturen über 2500 °C in einer Wasserstoff-Atmosphäre mit Zusatz geringer Mengen von Kohlenwasserstoffen (z. B. Toluol, Methan, Acetylen) erhalten werden.[7]

Tantalcarbid als Mineral[Bearbeiten]

Tantalcarbid ist aufgrund seines natürlichen Vorkommens von der International Mineralogical Association (IMA) als Mineral anerkannt[8] und wird in der Systematik der Minerale nach Strunz (9. Auflage) als Elementmineral in der Abteilung „Metallische Kohlenstoff-, Stickstoff- und Phosphorverbindungen“ geführt, wo er zusammen mit Khamrabaevit und Niobocarbid die „Tantalcarbidgruppe“ mit der System-Nr. 1.BA.20 in der Unterabteilung der Carbide bildet (8. Auflage: I/A.09). Die im englischsprachigen Raum ebenfalls geläufige Systematik der Minerale nach Dana führt das Mineral unter der System-Nr. 01.01.19.04 (Elemente: metallische Elemente außer der Platingruppe).

Eigenschaften[Bearbeiten]

Kristallstruktur und -form[Bearbeiten]

Tantalcarbid kristallisiert im kubischen Kristallsystem in der Raumgruppe Fm3m (Raumgruppen-Nr. 225) mit dem Gitterparameter a = 4,45 Å sowie 4 Formeleinheiten pro Elementarzelle.[1] Die Kristallstruktur von Tantalcarbid entspricht der Natriumchlorid-Struktur.

Das Carbid ist undurchsichtig und entwickelt gelblichgraue, kubische Kristalle mit metallischem Glanz.

Physikalische Eigenschaften[Bearbeiten]

Tantalcarbid ist chemisch inert und löst sich nur in Fluss- oder Schwefelsäure. Es besitzt einen der höchsten Schmelzpunkte aller bekannten Stoffe mit 3880 °C – nur Tantalhafniumcarbid hat einen noch höheren Schmelzpunkt. Ist das Material unterstöchiometrisch mit der Formel TaC0,89, so steigt der Schmelzpunkt auf knapp 4270 K (4000 °C) und ist damit wiederum höher als jener von Hafniumcarbid.

Tantalcarbid besitzt mit einer Mohshärte von 6,5 bis 7[9] fast die Härte von Quarz und ist mit einer Dichte von 13,9 g·cm−3[3] fast zweimal so dicht wie Stahl.

Neben TaC ist auch noch die intermetallische Phase Ta2C bekannt, welches ein Schmelztemperatur von 3500 °C und eine Dichte von 15 g·cm−3 besitzt.[7]

Verwendung[Bearbeiten]

Aufgrund seiner hohen Härte zählt Tantalcarbid zu den Hartmetallen und wird vor allem zur Herstellung von Schneidwerkzeugen und Beschichtung von Triebwerksdüsen verwendet.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c  Hugo Strunz, Ernest H. Nickel: Strunz Mineralogical Tables. Chemical-structural Mineral Classification System. 9. Auflage. E. Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung (Nägele u. Obermiller), Stuttgart 2001, ISBN 3-510-65188-X, S. 47.
  2. Heinrich Remy: Lehrbuch der Anorganischen Chemie Band I + II, Leipzig 1973.
  3. a b c d e f g Datenblatt Tantalcarbid bei AlfaAesar, abgerufen am 9. Februar 2010 (JavaScript erforderlich).
  4. Datenblatt Tantalcarbid bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 25. Januar 2011 (PDF).Vorlage:Sigma-Aldrich/Name nicht angegeben
  5. Mineralienatlas: Tantalcarbid und Mindat: Tantalcarbide
  6. M. H. Hey: Twenty-fourth list of new mineral names. In: Mineralogical Magazine, Band 36 (Dezember 1966), S. 1126–1164 (PDF 1,8 MB; Tantalcarbid S. 29, Tantalum carbide S. 30)
  7. a b  Georg Brauer: Handbuch der präparativen anorganischen Chemie. 3., umgearb. Auflage. Band III, Enke, Stuttgart 1981, ISBN 3-432-87823-0, S. 1475.
  8. IMA/CNMNC List of Mineral Names; March 2014 (PDF 1,5 MB).
  9.  Stefan Weiß: Das große Lapis Mineralienverzeichnis. Alle Mineralien von A – Z und ihre Eigenschaften. 6. vollkommen neu bearbeitete und ergänzte Auflage. Weise, München 2014, ISBN 978-3-921656-80-8.