- Struktura
- Nomenklatura
- Lastnosti
- Fizično stanje
- Molekularna teža
- Tališče
- Vrelišče
- Gostota
- Kemijske lastnosti
- Pridobitev
- Prijave
- Pri proizvodnji acetilena
- Pri zmanjševanju emisij CO
- Pri pridobivanju kalcijevega cianamida
- V metalurški industriji
- V različnih vrstah uporabe
- Prenehana uporaba
- Tveganja
- Reference
Kalcijevega karbida je anorganska spojina, sestavljena iz naslednjih elementov: kalcij (Ca) in ogljika (C). Njegova kemijska formula je CaC 2 . Je trdna snov, ki je lahko brezbarvna do rumenkasta ali sivkasto bela in celo črna, odvisno od nečistoč, ki jih vsebuje.
Eden od najbolj pomembnih kemijskih reakcij CAC 2 je tisti, ki poteka z vodo H 2 O, v kateri tvori acetilen HC≡CH. Zaradi tega se uporablja za pridobivanje acetilena industrijsko. Zaradi enake reakcije z vodo se uporablja za zorenje plodov, v lažnih puškah in v mornariških plamenih.
Trdni kalcijev karbid CaC 2 . Ondřej Mangl / Javna last. Vir: Wikimedia Commons.
Reakcija CaC 2 z vodo ustvarja tudi blato, koristno za pripravo klinkerja (sestavine cementa), ki proizvaja manj ogljikovega dioksida (CO 2 ) v primerjavi s tradicionalnim postopkom pridobivanja cementa.
Z dušikom (N 2 ) kalcijev karbid tvori kalcijev cianamid, ki se uporablja kot gnojilo. CaC 2 se uporablja tudi za odstranjevanje žvepla iz nekaterih kovinskih zlitin.
Pred časom so CaC 2 uporabljali v tako imenovanih karbidnih svetilkah, vendar te niso več zelo pogoste, ker so nevarne.
Struktura
Kalcijev karbid je ionska spojina in je sestavljen iz kalcijevega iona Ca 2+ in karbidnega ali acetilidnega iona C 2 2- . Karbidni ion je sestavljen iz dveh ogljikovih atomov, ki jih povezuje trojna vez.
Kemična zgradba kalcijevega karbida. Avtor: Hellbus. Vir: Wikimedia Commons.
Kristalna struktura CAC 2 izhaja iz kubičnega enega (kot je tisti natrijevega klorida NaCl), ampak kot C 2 2- ion je podolgovata postane struktura popačen in postane tetragonalne.
Nomenklatura
- Kalcijev karbid
- Kalcijev karbid
- Kalcijev acetilid
Lastnosti
Fizično stanje
Kristalna trdna snov, če je čista brezbarvna, če pa je onesnažena z drugimi spojinami, je lahko rumenkasto bela ali sivkasto do črna.
Kalcijev karbid CaC 2 z nečistočami. Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Vir: Wikimedia Commons.
Molekularna teža
64.0992 g / mol
Tališče
2160 ºC
Vrelišče
CaC 2 vre pri 2300 ° C z razpadom. Točko vrelišča je treba izmeriti v inertni atmosferi, torej brez kisika ali vlage.
Gostota
2,22 g / cm 3
Kemijske lastnosti
Kalcijev karbid reagira z vodo, da tvori acetilen HC≡CH in kalcijev hidroksid Ca (OH) 2 :
CaC 2 + 2 H 2 O → HC≡CH + Ca (OH) 2
Acetilen je vnetljiv, zato je lahko ob prisotnosti vlage CaC 2 vnetljiv. Ko pa je suh, pa ni.
Kalcijev karbid CaC 2 z vodo tvori vnetljivo spojino acetilen HC≡CH. Kristina Kravets / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Vir: Wikimedia Commons.
Kalcijev karbid reagira z dušikom N 2 , da se tvori kalcijev cianamid CaCN 2 :
CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C
Pridobitev
Kalcijev karbid se industrijsko proizvaja v obločni peči z mešanico kalcijevega karbonata (CaCO 3 ) in ogljika (C), ki je izpostavljena temperaturi 2000 ° C. Reakcija je povzeta takole:
CaCO 3 + 3 C → CaC 2 + CO ↑ + CO 2 ↑
Ali tudi:
CaO + 3 C → CaC 2 + CO ↑
V električni obločni peči nastane lok električne energije med dvema grafitnima elektrodama, ki upreta visokim temperaturam, ki nastanejo. Dobimo kalcijev karbid s 80-85% čistostjo.
Prijave
Pri proizvodnji acetilena
Industrijsko reakcijo kalcijevega karbida z vodo se uporablja za proizvodnjo acetilena C 2 H 2 .
CaC 2 + 2 H 2 O → HC≡CH + Ca (OH) 2
To je najpomembnejša uporaba kalcijevega karbida. V nekaterih državah je acetilen zelo cenjen, saj omogoča proizvodnjo polivinilklorida, ki je vrsta plastike. Poleg tega se acetilen uporablja za varjenje pri visokih temperaturah.
Plamen HC≡CH acetilena za varjenje kovin pri zelo visokih temperaturah. Avtor: Shutterbug75. Vir: Pixabay.
Pri zmanjševanju emisij CO
Ostanki, dobljeni pri pridobivanju acetilena, ki se začne iz CaC 2 (imenovan tudi "blato kalcijevega karbida" ali "ostanki kalcijevega karbida"), se uporabljajo za pridobivanje klinkerja ali betona.
Kalcijevo karbidno blato ima visoko vsebnost kalcijevega hidroksida (Ca (OH) 2 ) (približno 90%), nekaj kalcijevega karbonata (CaCO 3 ) in pH je večji od 12.
Ostanki kalcijevega karbida se lahko uporabljajo v gradbeni dejavnosti za pripravo betona in tako zmanjšajo nastajanje CO 2 v tej industriji. Avtor: Engin Akyurt Vir: Pixabay.
Zaradi tega lahko reagira s SiO 2 ali Al 2 O 3, tvori produkt podoben tistemu, ki je pridobljena s postopkom hidracije cementa.
Ena od človeških dejavnosti, ki proizvaja največ emisij CO 2, je gradbena industrija. CO 2 nastaja tako, da se med reakcijo sprosti iz kalcijevega karbonata, da nastane beton.
Z uporabo blata s kalcijevim karbidom za nadomestitev kalcijevega karbonata (CaCO 3 ) se zmanjša emisije CO 2 za 39%.
Pri pridobivanju kalcijevega cianamida
Kalcijev karbid se tudi industrijsko uporablja za pridobivanje kalcijevega cianamida CaCN 2 .
CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C
Kalcijev cianamid uporabljamo kot gnojilo, saj se z vodo v tleh pretvori v cianamid H2N = C = N, ki rastlinam zagotavlja dušik, bistveno hranilo zanje.
V metalurški industriji
Kalcijev karbid se uporablja za odstranjevanje žvepla iz zlitin, kot je feronil. CaC 2 se meša s staljeno zlitino pri 1550 ° C. Žveplo (S) reagira s kalcijevim karbidom in tvori kalcijev sulfid CaS in ogljik C:
CaC 2 + S → 2 C + CaS
Odstranjevanje žvepla je naklonjeno, če je mešanje učinkovito in vsebnost ogljika v zlitini nizka. Kalcijev sulfid CaS lebdi na površini staljene zlitine, od koder se dekantira in zavrže.
V različnih vrstah uporabe
Kalcijev karbid se uporablja za odstranjevanje žvepla iz železa. Tudi kot gorivo pri proizvodnji jekla in kot močan deoksidizator.
Uporablja se za zorenje sadja. Acetilen nastaja iz kalcijevega karbida z vodo, kar povzroči zorenje plodov, kot so banane.
Banane je mogoče zoriti z uporabo kalcijevega karbida CaC 2 . Avtor: Alexas Fotos. Vir: Pixabay.
Kalcijev karbid se uporablja v puščavih puškah, da povzroči njihov značilen glasen šum. Tu se uporablja tudi tvorba acetilena, ki v napravi eksplodira z iskrico.
CaC 2 se uporablja za generiranje signalov na morju v samovžigalskih mornarskih raketah.
Prenehana uporaba
CaC 2 se uporablja v tako imenovanih karbidnih svetilkah. Delovanje le-teh je sestavljeno iz kapljanja vode na kalcijevem karbidu, da nastane acetilen, ki se vname in na ta način zagotavlja svetlobo.
Te svetilke so bile uporabljene v premogovnikih, vendar je bila njihova uporaba prekinjena zaradi prisotnosti plina metana CH 4 v teh rudnikih. Ta plin je vnetljiv in plamen iz karbidne sijalke lahko povzroči, da se vname ali eksplodira.
CaC 2 sijalka s kalcijevim karbidom . SCEhardt / Javna last. Vir: Wikimedia Commons.
Široko so jih uporabljali v rudnikih iz skrilavca, bakra in kositra ter tudi v zgodnjih avtomobilih, motociklih in kolesih kot žaromete ali žaromete.
Trenutno jih nadomeščajo električne svetilke ali celo LED svetilke. Vendar se še vedno uporabljajo v državah, kot je Bolivija, v rudnikih srebra v Potosu.
Tveganja
Suhi kalcijev karbid CaC 2 ni vnetljiv, vendar v prisotnosti vlage hitro tvori acetilen, kar je.
Za gašenje požara v prisotnosti CaC 2 nikoli ne uporabljajte vode, pene, ogljikovega dioksida ali halogenskih aparatov. Uporabljati je treba pesek ali natrijev ali kalcijev hidroksid.
Reference
- Ropp, RC (2013). Skupina 14 (C, Si, Ge, Sn in Pb) alkalne zemeljske spojine. Kalcijevi karbidi. V Enciklopediji alkalnih zemeljskih spojin. Pridobljeno od sciencedirect.com.
- Pohanish, RP (2017). C. Kalcijev karbid. V Sittigovem priročniku o strupenih in nevarnih kemikalijah in rakotvornih snoveh (sedma izdaja). Pridobljeno od sciencedirect.com.
- Sun, H. et al. (2015). Lastnosti ostanka kalcijevega karbida s kemično zgorevanjem in njegov vpliv na lastnosti cementa. Gradivo 2015, 8, 638–651. Pridobljeno iz ncbi.nlm.nih.gov.
- Nie, Z. (2016). Ocenjevanje ekoloških materialov in življenjskega cikla. Študija primera: Analiza emisij CO 2 klinkerja kalcijevega karbida. V zeleni in trajnostni proizvodnji naprednih materialov. Pridobljeno od sciencedirect.com.
- Crundwell, FK et al. (2011). Rafiniranje staljenega ferronijela. Odstranitev žvepla V ekstraktivni metalurgiji kovin niklja, kobalta in platine. Pridobljeno od sciencedirect.com.
- Tressler, RE (2001). Strukturna in termostrukturna keramika. Karbidi. V Enciklopediji materialov in tehnologije. Pridobljeno od sciencedirect.com.
- Cotton, F. Albert in Wilkinson, Geoffrey. (1980). Napredna anorganska kemija. Četrta izdaja. John Wiley & Sons.