碳化锆

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碳化锆
识别
CAS号	12070-14-3
PubChem	159434
SMILES	[Zr+4].[C-4]
EC编号	235-125-1
性质
化学式	CZr
摩尔质量	103.23 g·mol−1
外观	无臭灰色固体[1]
密度	6.73 g·cm−3[1]
熔点	3540 °C[1]
沸点	5100 °C[2]
溶解性（水）	不溶[1]
相关物质
其他阴离子	一氮化锆
其他阳离子	碳化钛 碳化铪
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

碳化锆是锆的碳化物，化学式 ZrC。

和碳化钛类似，碳化锆可以由二氧化锆和碳反应而成：^[3]

${\displaystyle \mathrm {ZrO_{2}+3\ C\longrightarrow ZrC+2\ CO} }$

它也可以由碳和锆在2000 °C下直接反应而成。由于碳化锆对氮气很敏感，所以在烧结的时候要用极纯的氩。反应中，碳会溶解到碳化锆里，使熔点下降到3100 °C。冷却后，溶解的碳会掉出来。^[3]

${\displaystyle \mathrm {Zr+C\longrightarrow ZrC} }$

四氯化锆和甲烷反应，也会产生碳化锆：^[3]

${\displaystyle \mathrm {ZrCl_{4}+\ CH_{4}\longrightarrow \ ZrC+4\ HCl} }$

碳化锆是一种无臭的灰色固体，不溶于水。^[1]它也不溶于盐酸和硫酸，但溶于硝酸。它在800 °C 的空气中稳定。碳化锆的晶体结构和氯化钠一样。它的维氏硬度为25.5 GPa，杨氏模量为350 至440 GPa。^[4]它在250 °C以上和卤素反应，形成四卤化物。^[2]类似碳化钛，碳化锆可以形成氮气和氧气的固体溶液。^[5]

与碳化钛不同，碳化锆尽管具有良好的性能，但仅用于核反应堆和聚变反应堆的燃料涂层。究其原因，可能是因为碳化锆的价格高，且杂质难以去除。^[5]

1. ^ ^{1.0 1.1 1.2 1.3 1.4} Datenblatt Zirconium carbide, 99.5% (metals basis excluding Hf), Hf< 200ppm bei AlfaAesar, abgerufen am {{{Abruf}}}.
2. ^ ^{2.0 2.1} Dale L. Perry. Handbook of Inorganic Compounds, Second Edition. Taylor & Francis US. 2011: 472. ISBN 1-4398-1462-7. 
3. ^ ^{3.0 3.1 3.2} 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.
4. ^ Hugh O. Pierson. Handbook of Refractory Carbides & Nitrides: Properties, Characteristics .... William Andrew. 1996: 73. ISBN 0-08094629-1. 
5. ^ ^{5.0 5.1} Hugh O. Pierson. Handbook of Chemical Vapor Deposition, 2nd Edition: Principles, Technology .... William Andrew. 1999: 256. ISBN 0-08094668-2.