Carburo de hafnio

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Carburo de hafnio
General
Fórmula molecular HfC
Identificadores
Número CAS 12069-85-1[1]​
ChemSpider 17340381
PubChem 16212551
InChI=InChI=1S/C.Hf/q-1;+1
Key: NVDNLVYQHRUYJA-UHFFFAOYSA-N
Propiedades físicas
Masa molar 191,94655 g/mol
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El carburo de hafnio (HfC) es un compuesto químico de hafnio y carbono. Anteriormente se estimaba que el material tenía un punto de fusión de unos 3.900 °C.[2]​Pruebas más recientes han podido demostrar de forma concluyente que la sustancia tiene un punto de fusión aún más alto, de 3.958 °C, que supera los del carburo de tantalio y el carburo de tantalio y hafnio, que anteriormente se estimaban superiores.[3]​ Sin embargo, tiene una baja resistencia a la oxidación, que comienza a temperaturas tan bajas como 430 °C.[4]​Pruebas experimentales realizadas en 2018 confirmaron el punto de fusión más alto arrojando un resultado de 3.982 (±30 °C) con una pequeña posibilidad de que el punto de fusión pueda incluso superar los 4.000 °C.[5]​

Las simulaciones atomísticas realizadas en 2015 predijeron que un material Hf-C-N podría tener un punto de fusión superior incluso al del carburo de hafnio.[6]​Pruebas experimentales más recientes recogidas en 2020 confirmaron que el carbonitruro de hafnio tenía efectivamente un punto de fusión superior que superaba los 4.000 °C.[7]​

El carburo de hafnio suele ser deficiente en carbono, por lo que su composición suele expresarse como HfCx (x = 0,5 a 1,0). Tiene una estructura cristalina cúbica (sal gema) en cualquier valor de x.[8]​

El polvo de carburo de hafnio se obtiene mediante la reducción del óxido de hafnio(IV) con carbono entre 1.800 y 2.000 °C. Se requiere un largo tiempo de procesamiento para eliminar todo el oxígeno. Alternativamente, se pueden obtener recubrimientos de HfC de gran pureza mediante deposición química de vapor a partir de una mezcla gaseosa de metano, hidrógeno y cloruro de hafnio(IV) vaporizado.

Debido a la complejidad técnica y al elevado coste de la síntesis, el HfC tiene un uso muy limitado, a pesar de sus propiedades favorables, como su elevada dureza (superior a 9 Mohs)[9]​ y su punto de fusión.[2]​

Las propiedades magnéticas del HfCx cambian de paramagnéticas para x ≤ 0,8 a diamagnéticas a x mayores. Se observa un comportamiento inverso (transición dia-paramagnética al aumentar x) para el TaCx, a pesar de tener la misma estructura cristalina que el HfCx.[10]​

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. ↑ Número CAS
  2. ↑ a b Harry Julius Emeléus (1968). «Metal Carbides». Advances in Inorganic Chemistry and Radiochemistry. Academic Press. pp. 169-170. ISBN 978-0-12-023611-4. 
  3. ↑ Cedillos-Barraza, Omar; Manara, Dario; Boboridis, K.; Watkins, Tyson; Grasso, Salvatore; Jayaseelan, Daniel D.; Konings, Rudy J. M.; Reece, Michael J. et al. (2016). «Investigating the highest melting temperature materials: A laser melting study of the TaC-HFC system». Scientific Reports 6: 37962. Bibcode:2016NatSR...637962C. PMC 5131352. PMID 27905481. doi:10.1038/srep37962. 
  4. ↑ Shimada, Shiro (October 1992). «Oxidation Kinetics of Hafnium Carbide in the Temperature Range of 480° to 600°C». Journal of the American Ceramic Society 75 (10): 2671-2678. doi:10.1111/j.1151-2916.1992.tb05487.x. 
  5. ↑ Ushakov, Sergey V.; Navrotsky, Alexandra; Hong, Qi-Jun; van de Walle, Axel (26 de agosto de 2019). «Carbides and Nitrides of Zirconium and Hafnium». Materials 12 (17): 2728. Bibcode:2019Mate...12.2728U. PMC 6747801. PMID 31454900. doi:10.3390/ma12172728. 
  6. ↑ Hong, Qi-Jun; van de Walle, Axel (2015). «Prediction of the material with highest known melting point from ab initio molecular dynamics calculations». Physical Review B 92 (2): 020104. Bibcode:2015PhRvB..92b0104H. ISSN 1098-0121. doi:10.1103/PhysRevB.92.020104. 
  7. ↑ «Scientists Create World's Most Heat Resistant Material with Potential Use for Spaceplanes». Forbes. 
  8. ↑ Lavrentyev, A.A.; Gabrelian, B.V.; Vorzhev, V.B.; Nikiforov, I.Ya.; Khyzhun, O.Yu.; Rehr, J.J. (26 de agosto de 2008). «Electronic structure of cubic HfxTa1–xCy carbides from X-ray spectroscopy studies and cluster self-consistent calculations». Journal of Alloys and Compounds 462 (1–2): 4-10. doi:10.1016/j.jallcom.2007.08.018. 
  9. ↑ James F. Shackelford; William Alexander, eds. (2001). CRC Materials Science and Engineering Handbook (3rd edición). CRC Press. ISBN 978-0-849-32696-7. 
  10. ↑ Aleksandr Ivanovich Gusev; Andreĭ Andreevich Rempel; Andreas J. Magerl (2001). Disorder and Order in Strongly Nonstoichiometric Compounds: Transition Metal Carbides, Nitrides, and Oxides. Springer. pp. 513-516. ISBN 978-3-540-41817-7. 

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