Властивості силіцидів перехідних металів

Силіциди перехідних металів за деякими фізико-хімічними властивос­тями подібні до карбідів, нітридів і особливо боридів. Вони являють собою металеві сполуки досить високої електропровідності і переходять у надпровідний стан за низьких температур.

Більшість дісиліцидів перехідних металів мають металевий тип провід­ності.

Електроопір силіцидів вищий за електроопір відповідних металів у 1,8 – 4,0 рази; електроопір NbSi₂, наприклад, більший за електроопір ніобію у 1,8 разу, для ZnSi₂ та Zn це співвідношення становить 3,94. Лише електроопір VSi₂ складає 0,52 електроопору ванадію.

Вищий електроопір силіцидів порівняно з електроопором відповідних металів можна пояснити утворенням ковалентних зв’язків між атомами кремнію. Металевий характер силіцидів послаблюється зі зниженням дефект­ності d-рівнів атомів перехідних металів, тобто зі збільшенням атомних номерів металів у перехідних групах і періодах.

Ідеальний електроопір TiSi₂, ZnSi₂, VSi₂, NbSi₂, MoSi₂ збільшується з підвищенням температури, що характерно для металевих напівпровідників з виродженими носіями струму.

Температура плавлення силіцидів значно нижча за температуру плавлення інших тугоплавких сполук. Мікротвердість силіцидів також менша за мікротвердість інших тугоплавких сполук.

Силіциди мають досить високу стійкість проти повзучості. Цю власти­вість силіцидів можна поліпшити введенням невеликих добавок вуглецю (0,1 – 0,3%) та бору (до 0,12%).

У хімічному відношенні силіциди цієї групи досить стійкі проти окис­нення серед усіх безкисневих сполук ( наприклад, MoSi₂).

Хімічна стійкість силіцидів перехідних металів зменшується від вищих до нижчих: M₃Si → M₅Si₃ → MSi → MSi₂, що дозволяє припустити – найслабкішим зв’язком у силіцидах перехідних металів є зв’язки M – M, які переважають над зв’язками M – Si та Si - Si (останніх у силіцидів складу M₃Si і M₂Si здебільшого не буває). Відповідальними за хіміч­ну стійкість силіцидів є сильні зв’язки M – Si та Si – Si. Зменшення кількості силіцидів зі збільшенням порядкового номера перехідного металу свідчить про зменшення електронної взаємодії між атомами металу і кремнію, послаблення sp³-гібридизації.

Аналіз характеру взаємодії між кремнієм та елементами періодичної системи свідчить про те, що найвищі характеристики мають сполуки крем­нію з металами і неметалами, які розміщені лівіше кремнію або в одній з ним групі.

За властивостями силіциди також відрізняються залежно від по­ложення металу в періодичній системі.

Силіциди використовують для виготовлення нагрівників високотемпе­ратурних печей. Силіцидні покриття застосовують для захисту від окиснення тугоплавких металів. Сполуки WSi₂, MoSi₂ можна використовувати для виготовлення лопаток та інших деталей газових турбін.

У хімічній промисловості використовують силіцидні вироби, стійкі проти дії хімічних реагентів – кислот, розплавів та розчинів солей. Суміш молібдену та кремнію служить для високотемпературного паяння кераміки з металами або металів один з одним.