Hafniumcarbid

Kristallstruktur
Strukturformel von Hafniumcarbid
Vorlage:Farbe Hf4+ 0 Vorlage:Farbe C4−
Allgemeines
Name	Hafniumcarbid
Andere Namen	Hafniumkarbid Hafnium(IV)-carbid Hafniummonocarbid
Verhältnisformel	HfC
Kurzbeschreibung	graues Pulver<ref name="alfa"/>
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN EG-Nummer 235-114-1 ECHA-InfoCard 100.031.910 PubChem 16212551 DrugBank Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	190,5 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	12,2 g·cm−3<ref name="alfa">Datenblatt Vorlage:Linktext-Check bei Alfa AesarVorlage:Abrufdatum (Seite nicht mehr abrufbar).</ref>
Schmelzpunkt	3890 °C<ref name="alfa"/>
Löslichkeit	nahezu unlöslich in Wasser<ref name="alfa"/>
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung<ref name="Sigma">Datenblatt Vorlage:Linktext-Check bei Sigma-AldrichVorlage:Abrufdatum (PDF).</ref> keine GHS-Piktogramme H- und P-Sätze H: keine H-Sätze P: keine P-Sätze
MAK	0,5 mg·m−3 (bezogen auf Hf)<ref name="alfa"/>
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Hafniumcarbid (veraltet: Hafniumkarbid) ist eine intermetallische Verbindung der Elemente Hafnium und Kohlenstoff mit der Formel HfC, die sich durch ihre außerordentliche thermische und mechanische Beständigkeit auszeichnet.

Gewinnung und Darstellung

Hafniumcarbid kann mit den gleichen Verfahren wie Titancarbid dargestellt werden. So kann es durch carbothermische Reduktion von Hafniumdioxid<ref name="brauer">Georg Brauer (Hrsg.), unter Mitarbeit von Marianne Baudler u. a.: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band II, Ferdinand Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-87813-3, S. 1387.</ref>

<math>\mathrm{HfO_2 + 3 \ C \longrightarrow HfC + 2 \ CO}</math>

oder durch Synthese aus den Elementen bei mehr als 2000 °C gewonnen werden. Da Hafniumcarbid sehr empfindlich gegen Stickstoff ist, muss bei der Hochsinterung mit sehr reinem Argon gearbeitet werden.<ref name="brauer" />

<math>\mathrm{Hf + C \longrightarrow HfC}</math>

Es kann auch aus Hafnium(IV)-chlorid dargestellt werden.<ref name="brauer" />

<math>\mathrm{HfCl_4 + \ CH_4 \longrightarrow \ HfC + 4 \ HCl}</math>

Ebenfalls möglich ist die Herstellung per Plasma-CVD.<ref name="Hugh O. Pierson" />

Eigenschaften

Hafniumcarbid ist ein Einlagerungsmischkristall, in welchem der Kohlenstoff die oktaedrischen Lücken innerhalb des Hafniumkristalls ausfüllt. Mit einem Schmelzpunkt von etwa 3890 °C besitzt der Stoff die höchste Temperaturbeständigkeit jedes möglichen bekannten Zweikomponentenelements und kann daher als refraktäres Material eingesetzt werden (Es ist noch nicht sicher, ob Hafniumcarbid oder Tantalcarbid den höheren Schmelzpunkt hat). Seine hohe Härte ist ebenfalls typisch für metallartige Carbide. Die Dichte beträgt 12,2 g·cm⁻³.

Hafniumcarbid besitzt eine Kristallstruktur vom Natriumchlorid-Typ mit beträchtlicher Phasenbreite (HfC_0,99–HfC_0,60) sowie eine Vickershärte von 26,1 GPa und ein Elastizitätsmodul von 350–510 GPa. Es oxidiert an Luft ab 500 °C. Wie Titancarbid bildet es mit Sauerstoff und Stickstoff feste Lösungen.<ref name="Hugh O. Pierson">Hugh O. Pierson: Handbook of Refractory Carbides & Nitrides: Properties, Characteristics ... William Andrew, 1996, ISBN 0-08-094629-1, S. 76 ff. (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). </ref>

Noch höher ist die Temperaturbeständigkeit von Tantalhafniumcarbid.

Verwendung

Der technischen Nutzung sind durch den relativ hohen Preis des Materials Grenzen gesetzt. Es werden jedoch Whisker und Beschichtungen aus diesem Material produziert.<ref name="Hugh O. Pierson" /> Es wird auch in Kontrollstäben von Atomreaktoren eingesetzt.<ref name="Dale L. Perry">Dale L. Perry: Handbook of Inorganic Compounds, Second Edition. Taylor & Francis US, 2011, ISBN 1-4398-1462-7, S. 193 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). </ref>

Einzelnachweise

<references/>