ในทางเคมีคาร์ไบด์โดยทั่วไปหมายถึงสารประกอบที่ประกอบด้วยคาร์บอนและโลหะ ในโลหะวิทยาการเคลือบด้วยคาร์ไบด์หรือการเคลือบด้วยคาร์บอนคือกระบวนการสร้างการเคลือบคาร์ไบด์บนชิ้นส่วนโลหะ^{[ 1 ]}

คาร์ไบด์ของโลหะทรานซิชันกลุ่ม 4, 5 และ 6 (ยกเว้นโครเมียม) มักถูกอธิบายว่าเป็นสารประกอบแทรก [ ^{2 ] คา}ร์ไบด์เหล่านี้มีคุณสมบัติเป็นโลหะและทนความร้อน บางชนิดมี สัดส่วนทางเคมีที่หลากหลายเป็นส่วนผสมที่ไม่เป็นสัดส่วนทางเคมีของคาร์ไบด์ต่างๆ ที่เกิดขึ้นเนื่องจากข้อบกพร่องของผลึก บางชนิด เช่นไทเทเนียมคาร์ไบด์และทังสเตนคาร์ไบด์มีความสำคัญในอุตสาหกรรมและใช้เคลือบโลหะในเครื่องมือตัด^{[ 3 ]}

มุมมองที่ยึดถือกันมานานคืออะตอมคาร์บอนจะพอดีกับช่องว่างแปดเหลี่ยมในโครงตาข่ายโลหะที่อัดแน่นเมื่อรัศมีอะตอมโลหะมากกว่าประมาณ 135 pm: ^{[ 2 ]}

• เมื่ออะตอมของโลหะเรียงตัวแบบลูกบาศก์อัดแน่น (ccp) การเติมคาร์บอนลงในช่องว่างทรงแปดเหลี่ยมทั้งหมดจะทำให้ได้สัดส่วน 1:1 กับโครงสร้างเกลือหิน^{[ 4 ]}
• เมื่ออะตอมของโลหะเรียงตัวแบบหกเหลี่ยมอัดแน่น (hcp) โดยช่องว่างแปดเหลี่ยมจะอยู่ตรงข้ามกันโดยตรงที่ด้านใดด้านหนึ่งของชั้นอะตอมของโลหะ การเติมคาร์บอนลงในช่องว่างเพียงช่องเดียวจะทำให้ได้สัดส่วน 2:1 กับโครงสร้าง CdI ₂ ^{[ 4 ]}

ตารางต่อไปนี้^{[ 2 ] [ 3 ]}แสดงโครงสร้างของโลหะและคาร์ไบด์ของโลหะ (หมายเหตุ โครงสร้างลูกบาศก์แบบศูนย์กลางตัวที่วาเนเดียม ไนโอเบียม แทนทาลัม โครเมียม โมลิบเดนัม และทังสเตนใช้ ไม่ใช่โครงสร้างแลตติซแบบอัดแน่น) สัญลักษณ์ "h/2" หมายถึงโครงสร้างประเภท M ₂ C ที่อธิบายไว้ข้างต้น ซึ่งเป็นเพียงคำอธิบายโดยประมาณของโครงสร้างจริง มุมมองง่ายๆ ที่ว่าแลตติซของโลหะบริสุทธิ์ "ดูดซับ" อะตอมคาร์บอนนั้นอาจไม่ถูกต้อง เนื่องจากโครงสร้างแลตติซของอะตอมโลหะในคาร์ไบด์นั้นแตกต่างจากโครงสร้างแลตติซในโลหะบริสุทธิ์ แม้ว่าในทางเทคนิคแล้วจะถูกต้องที่อะตอมคาร์บอนจะพอดีกับช่องว่างทรงแปดเหลี่ยมของแลตติซโลหะแบบอัดแน่นก็ตาม

เป็นเวลานานแล้ว ที่เชื่อกันว่าเฟส ที่ไม่เป็นไปตามสัดส่วนทางเคมี นั้นไม่ เป็นระเบียบโดยมีการเติมช่องว่างแบบสุ่ม อย่างไรก็ตาม ตรวจพบการเรียงตัวในระยะสั้นและระยะยาว^{[ 5 ]}

เหล็กสร้างคาร์ไบด์หลายชนิด ได้แก่Fe₃C , Fe₇C₃ และ Fe₂C _คาร์ไบด์ที่รู้จัก_{กันดี}ที่สุดคือซีเมนไทต์ Fe₃C ซึ่งมีอยู่ในเหล็กกล้า คาร์ไบด์ _{เหล่านี้}มีปฏิกิริยามากกว่าคาร์ไบด์แทรกตัว ตัวอย่างเช่น คาร์ไบด์ของ Cr, Mn, Fe, Co และ Ni ล้วนถูกไฮโดรไลซ์ด้วยกรดเจือจาง และบางครั้งด้วยน้ำ เพื่อให้ได้ส่วนผสมของไฮโดรเจนและไฮโดรคาร์บอน สารประกอบเหล่านี้มีคุณสมบัติร่วมกันทั้งกับคาร์ไบด์แทรกตัวที่เฉื่อยและคาร์ไบด์คล้ายเกลือที่มีปฏิกิริยามากกว่า^{[ 2 ]}

เชื่อกันว่าโลหะบางชนิด เช่นตะกั่วและดีบุก จะไม่เกิดคาร์ไบด์ไม่ว่าในกรณีใดๆ ^{[ 6 ]}อย่างไรก็ตาม มีคาร์ไบด์ผสมระหว่างไทเทเนียมและดีบุก ซึ่งเป็นตัวนำสองมิติ^{[ 7 ]}

โดยทั่วไปแล้ว สามารถจำแนกประเภทของคาร์ไบด์ตามชนิดของพันธะเคมีได้ดังนี้:

1. คล้ายเกลือ (ไอออนิก)
2. สารประกอบโคเวเลนต์
3. สารประกอบแทรกซึมและ
4. คาร์ไบด์ของโลหะทรานซิชัน "ระดับกลาง"

ตัวอย่างได้แก่แคลเซียมคาร์ไบด์ (CaC ₂ ), ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC), ทังสเตนคาร์ไบด์ (WC; มักเรียกง่ายๆ ว่าคาร์ไบด์เมื่อกล่าวถึงเครื่องมือกล) และซีเมนต์ไทต์ (Fe ₃ C) ^{[ 2 ]}ซึ่งแต่ละชนิดใช้ในงานอุตสาหกรรมที่สำคัญ การตั้งชื่อของไอออนิกคาร์ไบด์ไม่ได้เป็นไปตามระบบ

คาร์ไบด์ที่มีลักษณะคล้ายเกลือประกอบด้วยธาตุที่มีประจุบวกสูง เช่นโลหะอัลคาไลโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ แลนทานัม แอคติ นัมและโลหะหมู่ 3 ( สแกนเดียมอิตเทรียมและลูเทเซียม ) อะลูมิเนียมจากหมู่ 13 สามารถสร้างคาร์ไบด์ ได้ แต่แกลเลียมอินเดียมและแทลเลียมไม่สามารถทำได้ วัสดุเหล่านี้มีศูนย์กลางคาร์บอนที่แยกตัวอยู่ ซึ่งมักอธิบายว่า "C ⁴⁻ " ในเมทานัมหรือเมไธด์ หน่วยสองอะตอม " C2−2ในอะเซทิลิดและหน่วยสามอะตอม " C4−3ในอัลลิไลด์^{[ 2 ]} แอนไอออนขนาดใหญ่บางชนิดก็เป็นไปได้เช่นกัน

สารประกอบแทรกกราไฟต์ KC ₈ที่เตรียมจากไอของโพแทสเซียมและกราไฟต์ และอนุพันธ์โลหะอัลคาไลของ C ₆₀โดยทั่วไปไม่ได้จัดอยู่ในประเภทคาร์ไบด์^{[ 8 ]}

เมทาไนด์เป็นกลุ่มย่อยของคาร์ไบด์ที่โดดเด่นด้วยแนวโน้มที่จะสลายตัวในน้ำและผลิตมีเทน ตัวอย่างสามประการ ได้แก่อะลูมิเนียมคาร์ไบด์Al ₄ C ₃แมกนีเซียมคาร์ไบด์Mg ₂ C ^{[ 9 ]}และเบริลเลียมคาร์ไบด์Be ₂ C

คาร์ไบด์ของโลหะทรานซิชันไม่เค็ม: ปฏิกิริยาของพวกมันกับน้ำนั้นช้ามากและมักถูกละเลย ตัวอย่างเช่น ขึ้นอยู่กับความพรุนของพื้นผิวคาร์ไบด์ไทเทเนียม 5–30 ชั้นอะตอม จะถูกไฮโดรไลซ์ ก่อให้เกิดมีเทนภายใน 5 นาทีในสภาวะแวดล้อมปกติ ตามด้วยปฏิกิริยาอิ่มตัว^{[ 10 ]}

โปรดทราบว่าเมทานิดในบริบทนี้เป็นชื่อทางประวัติศาสตร์ที่ไม่สำคัญ ตามหลักการตั้งชื่ออย่างเป็นระบบของ IUPAC สารประกอบเช่น NaCH ₃จะถูกเรียกว่า "เมทานิด" แม้ว่าสารประกอบนี้มักจะเรียกว่าเมทิลโซเดียมก็ตาม^{[ 11 ]}ดูหมู่เมทิล § เมทิลแอนไอออนสำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับCH−3แอนไอออน

เชื่อกันว่าคาร์ไบด์หลายชนิดเป็นเกลือของแอนไอออนอะเซทิลิดC2−2_{(เรียกอีกอย่างว่าเพ อ}ร์คาร์ไบด์ โดยเปรียบเทียบกับเพอร์ออกไซด์ ) ซึ่งมีพันธะสามระหว่างอะตอมคาร์บอนสองอะตอม โลหะอัลคาไล โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ และ_โลหะ^{แลนทาไนด์ก่อตัวเป็นอะเซทิลิด ตัวอย่างเช่น โซเดียมคาร์ไบด์ Na₂C₂ แคลเซียมคาร์ไบด์ CaC₂ และ LaC₂ [ 2 ]}แลน_ทาไนด์ยังก่อตัวเป็นคาร์^ไบ_ด์ ( เซ สควิคาร์ไบด์ ดูด้านล่าง) ที่มีสูตร M₂C₃ โลหะ_จาก^หมู่ ₁₁ ก็มีแนวโน้มที่จะก่อตัวเป็นอะเซ ทิ ลิดเช่น _กันเช่นคอปเปอร์(I) อะเซทิลิดและซิลเวอร์อะเซทิลิด คาร์ไบด์ของธาตุแอคติไนด์ซึ่งมีสัดส่วนทางเคมี MC₂ _และ M₂C₃ _ยังถูกอธิบายว่าเป็นอนุพันธ์คล้ายเกลือของC2−2.

ความยาวพันธะสาม C–C มีค่าตั้งแต่ 119.2 pm ใน CaC₂ _{(คล้าย}กับอีไทน์) ไปจนถึง 130.3 pm ในLaC₂และ 134 pm ใน_UC₂พันธะในLaC₂ได้รับการอธิบายในแง่ของ La _III ^{โดยมีอิเล็กตรอนส่วนเกินกระจาย ตัว}อยู่ในออร์บิทัลต้านพันธะบนC2−2อธิบายการนำไฟฟ้าของโลหะ^{[ 2 ]}

ไอออนโพลีอะตอมิกC4−3บางครั้งเรียกว่า อั ^ลลิไลด์พบในLi ₄ C ₃และMg ₂ C ₃ไอออนมีโครงสร้างเชิงเส้นและมีอิเล็กตรอนเท่ากับ CO ₂ ^{[ 2} ] ระยะห่าง C–C ในMg ₂ C ₃คือ 133.2 pm ^{[ 12 ]}

_{การไฮโดรไลซิ สของ} Mg₂C₃ให้ผลผลิตเป็นเมทิลอะเซทิลีน ( CH₃CCH₃ ₎และ โพ รพาไดอีน( CH₂CCH₂ ₎ซึ่งเป็น_ข้อบ่งชี้แรกว่าเกลือนี้มีC₂C อยู่4−3ในทางกลับกันLi ₄ C ₃ถูกสร้างขึ้นจากปฏิกิริยาของโพรไพน์และบิวทิลลิเทียม 4 หน่วยเทียบเท่า ในเฮกเซน [ ^{13 ] : 6156}

เนื่องจากมีพลังงานแลตติซ สูง กว่าMg ₂ C ₃จึงมีเสถียรภาพมากกว่าLi ₄ C ₃ มาก ตัวอย่างเช่น มีเพียง Li 4 C 3 เท่านั้นที่ทำปฏิกิริยากับโบรมีนอย่างรุนแรง^{[ 13 ] : 6159}

รู้จักอะนาล็อกของไฮโดรคาร์บอนที่มีลิเทียมเพียงไม่กี่ชนิด บิวทิลลิเทียมจะแทนที่ ไฮโดรเจน ของอัลไคน์ทั้งในตำแหน่งปลายและ ตำแหน่ง โพรพาร์จิลิกดังนั้นโพรไพน์ เพ นทาไดอีนและไดอะเซทิลีนจึงมีลิเทียมทั้งหมด^{[ 14 ]}

คาร์ไบด์ของซิลิคอนและโบรอนถูกอธิบายว่าเป็น "คาร์ไบด์แบบพันธะโควาเลนต์" แม้ว่าสารประกอบของคาร์บอนเกือบทั้งหมดจะมีลักษณะพันธะโควาเลนต์อยู่บ้าง ก็ตาม ซิลิคอนคาร์ไบด์มีรูปแบบผลึกที่คล้ายกันสองแบบ ซึ่งทั้งสองแบบมีความสัมพันธ์กับโครงสร้างเพชร^{[ 2 ]} ในทางกลับกันโบรอนคาร์ไบด์ B _{4 C มีโครงสร้างที่ผิดปกติซึ่งประกอบด้วยหน่วยโบรอนทรงยี่สิบหน้าเชื่อมต่อกันด้วยอะตอมคาร์บอน ในแง่นี้} โบรอนคาร์ไบด์จึงคล้ายกับโบริด ที่มีโบรอนเป็นองค์ประกอบหลัก ทั้งซิลิคอนคาร์ไบด์ (หรือที่รู้จักกันในชื่อคาร์บอรันดัม ) และโบรอนคาร์ไบด์เป็นวัสดุที่แข็งมากและทนความร้อนสูงวัสดุทั้งสองชนิดมีความสำคัญในอุตสาหกรรม โบรอนยังก่อตัวเป็นคาร์ไบด์แบบพันธะโควาเลนต์อื่นๆ เช่น B ₂₅ C ด้วย

สารประกอบเชิงซ้อนของโลหะที่มี C เรียกว่าสารประกอบเชิงซ้อนคาร์บิโดของโลหะที่พบได้บ่อยที่สุดคือคลัสเตอร์ทรงแปดเหลี่ยมที่มีคาร์บอนเป็นศูนย์กลาง เช่น[Au ₆ C(P Ph ₃ ) ₆ ] ²⁺ (โดยที่ "Ph" แทนกลุ่มฟีนิล ) และ[Fe ₆ C(CO) ₆ ] ²⁻สารประกอบที่คล้ายกันนี้พบได้ในโลหะคาร์บอนิลและโลหะเฮไลด์ยุคแรก รวมถึงคลัสเตอร์ลิเธียม Li ₆ C ด้วย ^{[ 14 ]}

มีการแยกคาร์ไบด์ปลายทางบางส่วนออกมา เช่น[ CRuCl ₂ (P(C ₆ H ₁₁ ) ₃ ) ₂ ]

เมทัลโลคาร์โบเฮดรีน (หรือ "เมทคาร์") คือคลัสเตอร์ที่มีเสถียรภาพซึ่งมีสูตรทั่วไปคือM ₈ C ₁₂โดยที่ M คือโลหะทรานซิชัน (Ti, Zr, V เป็นต้น)

นอกจากคาร์ไบด์แล้ว ยังมีสารประกอบคาร์บอนกลุ่มอื่นที่เกี่ยวข้องอีกด้วย: ^{[ 2 ]}

• สารประกอบแทรกตัวของกราไฟต์
• ฟูลเลอไรด์โลหะอัลคาไล
• เอนโดเฮดรัลฟูลเลอรีนคือ ฟูลเลอรีนที่มีอะตอมโลหะอยู่ภายในโมเลกุลฟูลเลอรีน
• เมทัลลาคาร์โบเฮดรีน (เมทคาร์) ซึ่งเป็นสารประกอบคลัสเตอร์ที่มีหน่วย_C2
• คาร์บอนนาโนพรุนที่ปรับแต่งได้ซึ่งการคลอริเนชันของก๊าซกับคาร์ไบด์โลหะจะกำจัดโมเลกุลโลหะออกไป ทำให้เกิดวัสดุคาร์บอนที่มีรูพรุนสูงและเกือบบริสุทธิ์ ซึ่งสามารถกักเก็บพลังงานความหนาแน่นสูงได้
• สารประกอบเชิงซ้อนคาร์บีนของโลหะทรานซิชัน
• คาร์ไบด์โลหะทรานซิชันสองมิติ: MXenes

• แคปปาคาร์ไบด์