Kalsiumkarbid (CaC2) struktur, egenskaper, produksjon, bruksområder

De kalsiumkarbid Det er en uorganisk forbindelse dannet av grunnstoffene kalsium (Ca) og karbon (C). Dens kjemiske formel er CaC_to. Det er et fast stoff som kan være fargeløst til gulaktig eller gråhvitt, og til og med svart, avhengig av urenheter det inneholder.

En av de viktigste kjemiske reaksjonene av CaC_to er det som skjer med vann H_toEller hvor acetylen HC2CH dannes. Av denne grunn brukes det til å skaffe acetylen på en industriell måte. På grunn av den samme reaksjonen med vann, brukes den til å modne frukt, i falske våpen og i marinebluss..

CaC-reaksjonen_to med vann gir også et nyttig slam for å forberede klinker (en komponent av sement), som produserer mindre karbondioksid (CO_to) sammenlignet med den tradisjonelle metoden for å produsere sement.

Med nitrogen (N_to) kalsiumkarbid danner kalsiumcyanamid, som brukes som gjødsel. CaC_to den brukes også til å fjerne svovel fra visse metalllegeringer.

For en tid tilbake CaC_to Den ble brukt i såkalte karbidlamper, men disse er ikke veldig vanlige lenger fordi de er farlige.

Artikkelindeks

• 1 Struktur
• 2 Nomenklatur
• 3 eiendommer
  • 3.1 Fysisk tilstand
  • 3.2 Molekylvekt
  • 3.3 Smeltepunkt
  • 3.4 Kokepunkt
  • 3,5 Tetthet
  • 3.6 Kjemiske egenskaper
• 4 Motta
• 5 bruksområder
  • 5.1 I produksjonen av acetylen
  • 5.2 Ved reduksjon av CO2-utslipp
  • 5.3 Ved oppnåelse av kalsiumcyanamid
  • 5.4 I metallindustrien
  • 5.5 I forskjellige bruksområder
  • 5.6 Utgått bruk
• 6 Risiko
• 7 Referanser

Struktur

Kalsiumkarbid er en ionisk forbindelse og består av kalsiumionen Ca^to+ og karbid- eller acetylidion C_to^to-. Karbidionet består av to karbonatomer forbundet med en trippelbinding.

Krystallstrukturen til CaC_to er avledet fra kubikken (som natriumklorid NaCl), men som C-ionet_to^to- er langstrakt strukturen er forvrengt og blir tetragonal.

Nomenklatur

• Kalsiumkarbid
• Kalsiumkarbid
• Kalsiumacetylid

Eiendommer

Fysisk tilstand

Krystallinsk fast stoff som når det er rent er fargeløst, men hvis det er forurenset med andre forbindelser, kan det være gulhvit eller gråaktig til svart.

Molekylær vekt

64,0992 g / mol

Smeltepunkt

2160 ºC

Kokepunkt

CaC_to det koker ved 2300 ºC med nedbrytning. Kokepunktet måles under en inert atmosfære, det vil si uten oksygen eller fuktighet..

Tetthet

2.22 g / cm³

Kjemiske egenskaper

Kalsiumkarbid reagerer med vann og danner acetylen HC≡CH og kalsiumhydroksyd Ca (OH)_to:

CaC_to + 2 timer_toO → HC≡CH + Ca (OH)_to

Acetylen er brannfarlig, derfor CaC i nærvær av fuktighet_to det kan være brannfarlig. Men når det er tørt, er det ikke.

Kalsiumkarbid reagerer med nitrogen N_to for å danne kalsiumcyanamid CaCN_to:

CaC_to + N_to → CaCN_to + C

Å skaffe

Kalsiumkarbid produseres industrielt i en lysbueovn som starter fra en blanding av kalsiumkarbonat (CaCO₃) og karbon (C) som utsettes for en temperatur på 2000 ° C. Reaksjonen er oppsummert slik:

Tyv₃ + 3 C → CaC_to + CO ↑ + CO_to↑

Eller også:

CaO + 3 C → CaC_to + CO ↑

I en elektrisk lysbueovn produseres en lysbue mellom to grafittelektroder, som motstår de høye temperaturene som dannes. Det oppnås et kalsiumkarbid med 80-85% renhet.

applikasjoner

I produksjonen av acetylen

Industrielt blir reaksjonen av kalsiumkarbid med vann brukt til å produsere acetylen C_toH_to.

CaC_to + 2 timer_toO → HC≡CH + Ca (OH)_to

Dette er den viktigste bruken av kalsiumkarbid. I noen land er acetylen høyt verdsatt, da det gjør det mulig å produsere polyvinylklorid, som er en type plast. I tillegg brukes acetylen til å sveise ved høye temperaturer.

For å redusere CO-utslipp_to

Restene oppnådd ved å oppnå acetylen med utgangspunkt i CaC_to (også kalt "kalsiumkarbidslam" eller "kalsiumkarbidrester") brukes til å oppnå klinker eller betong.

Kalsiumkarbidslam har et høyt innhold av kalsiumhydroksid (Ca (OH))_to) (ca. 90%), noe kalsiumkarbonat (CaCO₃) og har en pH større enn 12.

Av disse grunner kan den reagere med SiO_to muntlig_toELLER₃ å danne et produkt som ligner det som oppnås ved sementhydratiseringsprosessen.

En av de menneskelige aktivitetene som gir mest CO-utslipp_to det er byggebransjen. CO_to genereres i øst, løsner seg fra kalsiumkarbonat under reaksjonen for å danne betong.

Bruk av kalsiumkarbidslam for å erstatte kalsiumkarbonat (CaCO₃) er funnet å redusere CO-utslipp_to med 39%.

Ved å oppnå kalsiumcyanamid

Kalsiumkarbid brukes også industrielt for å oppnå kalsiumcyanamid CaCN_to.

CaC_to + N_to → CaCN_to + C

Kalsiumcyanamid brukes som gjødsel, fordi det med jordvannet blir omdannet til cyanamid H2N = C = N, som gir nitrogen til planter, et viktig næringsstoff for dem.

I metallindustrien

Kalsiumkarbid brukes til å fjerne svovel fra legeringer som ferronikkel. CaC blandes_to med legeringen smeltet ved 1550 ° C. Svovel (S) reagerer med kalsiumkarbid og produserer kalsiumsulfid CaS og karbon C:

CaC_to + S → 2 C + CaS

Svovelfjerning foretrekkes hvis blanding er effektiv og karboninnholdet i legeringen er lavt. Kalsiumsulfidet CaS flyter på overflaten av den smeltede legeringen der den dekanteres og kastes..

I forskjellige bruksområder

Kalsiumkarbid har blitt brukt til å fjerne svovel fra jern. Også som drivstoff i stålproduksjon og som en kraftig deoxidizer.

Den brukes til å modne frukt. Acetylen genereres fra kalsiumkarbid med vann, noe som induserer modning av frukt, for eksempel bananer..

Kalsiumkarbid brukes i dummy-våpen for å forårsake den kraftige smelllyden som kjennetegner dem. Her brukes også dannelsen av acetylen, som eksploderer med en gnist inne i enheten.

CaC_to brukes til å generere signaler offshore i selvantennelige marineblusser.

Utgått bruk

CaC_to den har blitt brukt i såkalte karbidlamper. Driften av disse består av dryppende vann på kalsiumkarbidet for å danne acetylen, som antennes og på denne måten gir lys.

Disse lampene ble brukt i kullgruver, men bruken av dem ble avviklet på grunn av tilstedeværelsen av metangassen CH₄ i disse gruvene. Denne gassen er brannfarlig, og flammen fra karbidlampen kan føre til at den antennes eller eksploderer..

De ble mye brukt i skifer-, kobber- og tinnberggruver, og også i tidlige biler, motorsykler og sykler, som frontlykter eller frontlykter.

Foreløpig har de blitt erstattet av elektriske lamper eller til og med LED-lamper. Imidlertid blir de fortsatt brukt i land som Bolivia, i Potosí sølvgruver.

Risiko

Kalsiumkarbid CaC_to tørr er det ikke brannfarlig, men i nærvær av fuktighet danner det raskt acetylen, som det er.

Å slukke en brann i nærvær av CaC_to vann, skum, karbondioksid eller halogenslukkere skal aldri brukes. Sand eller natrium eller kalsiumhydroksid skal brukes.

Referanser

1. Ropp, R.C. (2013). Gruppe 14 (C, Si, Ge, Sn og Pb) alkaliske jordforbindelser. Kalsiumkarbider. I Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
2. Pohanish, R. P. (2017). C. Kalsiumkarbid. I Sittigs håndbok om giftige og farlige kjemikalier og kreftfremkallende stoffer (syvende utgave). Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
3. Sun, H. et al. (2015). Egenskaper av kjemisk forbrenning av kalsiumkarbidrester og dens innflytelse på sementegenskaper. Materialer 2015, 8, 638-651. Gjenopprettet fra ncbi.nlm.nih.gov.
4. Nie, Z. (2016). Miljømateriell og livssyklusvurdering. Case Study: CO_to Utslippsanalyse av kalsiumkarbidslamklinker. I grønn og bærekraftig produksjon av avansert materiale. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
5. Crundwell, F.K. Et al. (2011). Raffinering av smeltet ferronikkel. Svovelfjerning. In Extractive Metallurgy of Nickel, Cobalt and Platinum Group Metals. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
6. Tressler, R.E. (2001). Strukturell og termostrukturell keramikk. Karbider. I Encyclopedia of Materials Science and Technology. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
7. Cotton, F. Albert og Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avansert uorganisk kjemi. Fjerde utgave. John Wiley & Sons.