碳化铪

碳化铪（HfC）是铪和碳的化合物。它的熔点大约为3900 °C，是已知最难冶的二元化合物之一^[2]。然而，它不抗氧化，氧化开始时的温度最低能到430 °C^[3]。

碳化铪
识别
CAS号	12069-85-1  Y
PubChem	16212551
ChemSpider	17340381
SMILES	[Hf+]#[C-]
InChI	1/C.Hf/q-1;+1/rCHf/c1-2
InChIKey	NVDNLVYQHRUYJA-GLWNXBRTAK
性质
化学式	HfC
摩尔质量	190.50 g/mol g·mol⁻¹
外观	黑色无味粉末
密度	12.2 g/cm3[1]; 12.7 g/cm3 (20 °C); 14.19 g/cm3
熔点	3887 °C; 3890 °C[2]
沸点	5400 °C（5673 K）
溶解性（水）	不溶
结构
晶体结构	立方，cF8
空间群	Fm3m, No. 225
热力学
ΔfHm⦵298K	-227.09 kJ/mol
危险性
欧盟分类	未列出
NFPA 704	2 2 1
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

碳化铪常有碳空缺，因此它的组成常表示为HfC_x（x = 0.5至1.0）。它具有立方（岩盐）晶体结构，x可为任意值^[4]。

制备

加热粉末状铪和碳（煤粉）。

${\displaystyle {\mathsf {Hf+C\ {\xrightarrow {T}}\ HfC}}}$

在1800至2000℃用碳将二氧化铪还原可获得碳化铪粉末。需要较长处理时间以除去所有的氧。

${\displaystyle {\mathsf {HfO_{2}+3C\ {\xrightarrow {T}}\ HfC+2CO}}}$

将甲烷、气化四氯化铪和氢气（催化剂）的混合气通过加热的钨丝。使用化学气相沉积法可得到高纯度的HfC涂层。

${\displaystyle {\mathsf {HfCl_{4}+CH_{4}\ {\xrightarrow {T,H_{2}}}\ HfC+4HCl}}}$

物理性质

尽管性质独特，如高硬度（>9莫氏硬度^[5]）和高熔点，但由于技术复杂、合成成本高，HfC应用非常有限^[2]。

x≤0.8时，HfC_x表现顺磁性，x变大则呈现抗磁性。在TaC_x中观察到了相反的行为（随着x增加向顺磁转变），尽管其晶体结构与HfC_x相同。^[6]

参考

1. Physical Constants of Inorganic Compounds in Lide, D. R. (编), CRC Handbook of Chemistry and Physics 86th, Boca Raton (FL): CRC Press: 4–44 ff., 2005, ISBN 0-8493-0486-5
2. Harry Julius Emeléus. Advances in Inorganic Chemistry and Radiochemistry. Academic Press. 1968: 169–170 [3 May 2011]. ISBN 978-0-12-023611-4. （原始内容存档于2014-01-11）.
3. Shimada, Shiro. Oxidation Kinetics of Hafnium Carbide in the Temperature Range of 480o to 600oC. Journal of the American Ceramic Society. 1992, 75 (10): 2671–2678. doi:10.1111/j.1151-2916.1992.tb05487.x.
4. Lavrentyev, A; Gabrelian, B; Vorzhev, V; Nikiforov, I; Khyzhun, O; Rehr, J. Electronic structure of cubic HfxTa1–xCy carbides from X-ray spectroscopy studies and cluster self-consistent calculations. Journal of Alloys and Compounds. 2008, 462 (1-2): 4–10. doi:10.1016/j.jallcom.2007.08.018.
5. CRC Materials Science and Engineering Handbook (2001).
6. Aleksandr Ivanovich Gusev; Andreĭ Andreevich Rempel; Andreas J. Magerl. Disorder and order in strongly nonstoichiometric compounds: transition metal carbides, nitrides, and oxides. Springer. 2001: 513–516 [3 May 2011]. ISBN 978-3-540-41817-7.

• Физические величины. под ред. Григорьева И. С., Мейлихова Е. З., М.:Энергоаvolumeиздат, 1991 с. 102, 293, 358
• Химический энциклопедический словарь. под ред. Кнунянц И. Л., М.: Советсткая энциклопедия, 1983 с. 121
• Химическая энциклопедия 1. 1988: 623.
• Редкол.: Никольский Б.П. и др. (编). Справочник химика 1 2-е изд., испр. М.-Л.: Химия. 1966: 1072.
• Редкол.: Никольский Б.П. и др. (编). Справочник химика 2 3-е изд., испр. Л.: Химия. 1971: 1168.
• Рипан Р., Четяну И.. Неорганическая химия. Химия металлов 2. М.: Мир. 1972: 871.