Carbure de silicium
Carbure de silicium | |
Identification | |
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Nom UICPA | Carbure de silicium |
No CAS | |
No ECHA | 100.006.357 |
No CE | 206-991-8 |
PubChem | 9863 |
SMILES | |
InChI | |
Apparence | dépendant de la pureté des cristaux jaunes, verts, bleus ou noirs[1]. |
Propriétés chimiques | |
Formule | SiC |
Masse molaire[2] | 40,096 2 ± 0,001 1 g/mol C 29,95 %, Si 70,05 %, |
Propriétés physiques | |
T° fusion | sublimation à 2 700 °C[1] |
Solubilité | insoluble dans l'eau[1]. Soluble dans certains métaux fondus (par ex. Ni, Fe, Mo, Mn, W, Ca et autres) |
Masse volumique | 3,21 g·cm-3 |
Conductivité thermique | 360~490 W/m/K à 20 °C |
Cristallographie | |
Symbole de Pearson | [3] |
Classe cristalline ou groupe d’espace | R3m, (no 160) [3] |
Structure type | wurtzite[4] |
Précautions | |
SGH[5],[6] | |
H315, H319, H335, P261, P305, P338 et P351 |
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SIMDUT[7] | |
Produit non contrôlé |
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Minéralogie | |
Échelle de Mohs | 9,5 |
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire. | |
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Le carbure de silicium est un minéral presque exclusivement artificiel qui peut être considéré comme un semi-conducteur lorsqu'il est monocristallin ou comme une céramique lorsqu'il est polycristallin. Il est composé de silicium et de carbone (SiC).
Découverte
Ce matériau a été découvert accidentellement par Jöns Jacob Berzelius en 1824 lors d'une expérience pour synthétiser du diamant. Acheson, grâce à ses travaux, fonde la Carborundum Company dans l'intention de produire un abrasif.
Synonymes
- Moissanite, forme naturelle et très rare du carbure de silicium ; elle a été nommée en l'honneur du chimiste français Henri Moissan, qui en 1905 a identifié de petits cristaux naturels de SiC dans la météorite Canyon Diablo.
- Carborundum, nom populaire de la forme synthétique, qui est une marque déposée.
Obtention
Le carbure de silicium est formé par action à chaud du silicium sur le carbone ou par réduction de la silice par un excès de carbone. Les carbures sont des corps thermiquement stables, durs et chimiquement inertes. Parmi les nombreux polytypes mentionnés plus bas, trois sont rattachables respectivement au diamant, à la sphalérite et à la wurtzite. Les atomes de carbone et de silicium y alternent et y jouent des rôles homologues.
Galerie
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Moissanite artificielle -
Moissanite
Utilisation
- Pour la fabrication des bagues des anneaux de cannes à pêche haut de gamme.
- En bijouterie sous le nom de moissanite ; les gros cristaux de moissanite sont commercialisés en tant qu'imitations du diamant.
- Comme abrasif sous le nom de carborundum (marque déposée de DuPont).
- En électronique comme semi-conducteur à large bande.
- En association avec l'aluminium pour former l'Al-SiC, un isolant électrique aux propriétés thermiques intéressantes.
- En mécanique, par exemple pour faire des paliers.
- Dans la construction de certains fours.
- Dans le processus de fabrication du graphène épitaxié.
- Dans le domaine spatial, comme miroirs et structures de télescopes spatiaux (Herschel, Gaïa).
- Dans le domaine artistique, pour la gravure au carborundum
Il était autrefois utilisé dans la fabrication de parafoudres, mais a été supplanté par l'oxyde de zinc.
Sa dureté Mohs, très élevée, est de 9,5.
Le carbure de silicium pur est produit en nombreux polytypes, aux propriétés légèrement différentes, les plus importants étant :
- 4H -SiC et 6H -SiC, ou α-SiC, hexagonal ;
- 3C -SiC, ou β-SiC, cubique à faces centrées.
Plusieurs polytypes à longue période sont connus, à symétrie hexagonale, trigonale et rhomboédrique.
La carborandite
La carborandite est un minéral artificiel résultant du chauffage à plus de 1 200 °C d'un mélange de carbone et de silice en présence d'un fondant contenant des éléments métalliques. La couleur du minéral peut varier selon son état d'oxydo-réduction. Elle peut être un déchet lors de la fabrication du carborundum. C'est une pierre très légère et résistante aux chocs.
La carborandite est supposée être composée de carbure de silice.
La dureté de la carborandite est de l'ordre de celle du corindon, soit 9 sur l'échelle de Mohs mais peut parfois rayer le diamant (soit plus de 10 sur l'échelle de Mohs).[réf. nécessaire]
La carborandite est de système cristallin monoclinique.
Elle a une densité (ou PS) de 3,21 g/cm3.
Propriétés mécaniques et électriques
- Propriétés mécaniques
- Coefficient de dilatation thermique = ~ 4.10{-6}/°C
- Module de Young : ≈450 GPa
- Résistance à la flexion : ≈400 MPa
Notes et références
- CARBURE DE SILICIUM (NON FIBREUX), Fiches internationales de sécurité chimique
- Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
- « The Moissanite-9R CSi Crystal Structure », sur http://cst-www.nrl.navy.mil/ (consulté le )
- (en) Bodie E. Douglas, Shih-Ming Ho, Structure and Chemistry of Crystalline Solids, Pittsburgh, PA, USA, Springer Science + Business Media, Inc., , 346 p. (ISBN 0-387-26147-8)
- Entrée « Silicon carbide » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais) (JavaScript nécessaire)
- SIGMA-ALDRICH
- « Carbure de silicium » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 24 avril 2009