КАЛЦИЈУМ-КАРБИД (ЦАЦ2): СТРУКТУРА, СВОЈСТВА, ПРОИЗВОДЊА, УПОТРЕБЕ - ХЕМИЈА - 2025

Калцијум карбид је неорганско једињење састоји од елемената калцијума (Ца) и угљеника (Ц). Његова хемијска формула је ЦаЦ ₂ . Чврста је супстанца која може бити безбојна до жућкаста или сивкасто бела, па чак и црна, зависно од нечистоће коју садржи.

Једна од његових најважнијих хемијских реакција ЦАЦ ₂ је онај који се јавља са водом Х ₂ О, у којој је чини ацетилен ХЦ≡ЦХ. Из тог разлога се користи за добијање ацетилена индустријски. Захваљујући истој реакцији с водом, користи се за сазревање плодова, у лажним пушкама и у морнаричким паљбама.

Чврсти калцијум-карбид ЦаЦ ₂ . Ондреј Мангл / Публиц домаин. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Реакција ЦАЦ ₂ са водом такође производи користан талога да припреми клинкер (а компоненте цемента), која производи мање угљен-диоксида (ЦО ₂ ) у односу на традиционалне методе израде цемент.

Са азотом (Н ₂ ), калцијум карбид формира калцијум цијанамид, који се користи као ђубриво. ЦаЦ ₂ се такође користи за уклањање сумпора из одређених металних легура.

Прије неког времена ЦаЦ ₂ се користио у такозваним карбидним свјетиљкама, али то више нису уобичајене јер су опасне.

Структура

Калцијум карбид је јонски једињење и састоји се од калцијум јона Ца ²⁺ и карбида или ацетилиде ион Ц ₂ ^2- . Карбидни јон је састављен од два атома угљеника повезаних троструком везом.

Хемијска структура калцијум-карбида. Аутор: Хеллбус. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Кристална структура ЦАЦ ₂ потиче од кубном једног (таквом натријум хлорида НаЦл), али како се Ц ₂ ^2- јона је издужена структура постаје искривљена и постаје четвороугаони.

Номенклатура

• Калцијум-карбид
• Калцијум-карбид
• Калцијум ацетилид

Својства

Физичко стање

Кристална чврста супстанца је да када је чиста безбојна, али ако је контаминирана другим једињењима може бити жућкасто бела или сивкасто-црна.

Калцијум-карбид ЦаЦ ₂ са нечистоћама. Леием / ЦЦ БИ-СА (хттпс://цреативецоммонс.орг/лиценсес/би-са/4.0). Извор: Викимедиа Цоммонс.

Молекуларна тежина

64.0992 г / мол

Тачка топљења

2160 ºЦ

Тачка кључања

ЦаЦ ₂ кључа на 2300 ° Ц са распадањем. Тачка кључања мора се мерити у инертној атмосфери, односно без кисеоника или влаге.

Густина

2,22 г / цм ³

Хемијска својства

Калцијум-карбид реагује са водом и формира ацетилен ХЦленеЦХ и калцијум хидроксид Ца (ОХ) ₂ :

ЦаЦ ₂ + 2 Х ₂ О → ХЦ≡ЦХ + Ца (ОХ) ₂

Ацетилен је запаљив, па у присуству влаге ЦаЦ ₂ може бити запаљив. Међутим, кад је суво то није.

Калцијум карбид ЦаЦ ₂ са водом формира ацетилен ХЦленеЦХ, запаљиво једињење. Кристина Краветс / ЦЦ БИ-СА (хттпс://цреативецоммонс.орг/лиценсес/би-са/3.0). Извор: Викимедиа Цоммонс.

Калцијум карбид реагује са азотом Н ₂ да формирају калцијума цијанамидом ЦаЦН ₂ :

ЦаЦ ₂ + Н ₂ → ЦаЦН ₂ + Ц

Прибављање

Калцијум-карбид се производи индустријски у електролучној пећи почевши од смеше калцијум-карбоната (ЦаЦО ₃ ) и угљеника (Ц) која је изложена температури од 2000 ° Ц. Реакција је резимирана овако:

ЦаЦО ₃ + 3 Ц → ЦаЦ ₂ + ЦО ↑ + ЦО ₂ ↑

Или такође:

ЦаО + 3 Ц → ЦаЦ ₂ + ЦО ↑

У електричној лучној пећи настаје лук електричне енергије између две графитне електроде, које одолијевају високим температурама које се формирају. Добија се калцијум-карбид са 80-85% чистоће.

Апликације

У производњи ацетилена

Индустријски, реакција калцијум карбида водом се користи за производњу ацетилена Ц ₂ Х ₂ .

ЦаЦ ₂ + 2 Х ₂ О → ХЦ≡ЦХ + Ца (ОХ) ₂

Ово је најважнија употреба калцијум-карбида. У неким земљама је ацетилен високо цењен, јер омогућава производњу поливинил хлорида, који је врста пластике. Поред тога, ацетилен се користи за заваривање на високим температурама.

Пламеник ХЦ≡ЦХ ацетилен за заваривање метала на веома високим температурама. Аутор: Схуттербуг75. Извор: Пикабаи.

За смањење емисије ЦО

Остаци добијени добије ацетилен већ од ЦАЦ ₂ (познат и као "калцијум карбид муљ" или "карбида остатак калцијума") се користе за добијање клинкер или бетон.

Калцијум-карбидни блато има висок садржај калцијумовог хидроксида (Ца (ОХ) ₂ ) (око 90%), нешто калцијумовог карбоната (ЦаЦО ₃ ) и пХ је већи од 12.

Остаци калцијум-карбида могу се користити у грађевинским активностима за припрему бетона, чиме се смањује стварање ЦО ₂ у тој индустрији. Аутор: Енгин Акиурт. Извор: Пикабаи.

Из тих разлога, може да реагује са СиО ₂ или Ал ₂ О _{3, формирајући} производ сличан ономе који је добијен процесом хидратације цемента.

Једна од људских активности која производи највише емисије ЦО ₂ је грађевинска индустрија. ЦО ₂ настаје ослобађањем калцијум-карбоната током реакције у бетон.

Користећи калцијум карбид талога да замени калцијум карбонат (ЦаЦО ₃ ) Утврђено је да смање ЦО ₂ емисије за 39%.

У добијању калцијум цијанамида

Калцијум-карбид се такође користи индустријски за добијање калцијум-цијанамида ЦаЦН ₂ .

ЦаЦ ₂ + Н ₂ → ЦаЦН ₂ + Ц

Калцијум цијанамид се користи као ђубриво, јер са водом из тла постаје цијанамид Х2Н = Ц = Н, који биљкама даје азот, а за њих је основни храњиви састојак.

У металуршкој индустрији

Калцијум-карбид се користи за уклањање сумпора из легура као што је феронил. ЦАЦ ₂ се меша са истопљене легуре на 1550 ° Ц. Сумпор (С) реагује са калцијум-карбидом и ствара калцијум-сулфид ЦаС и угљеник Ц:

ЦаЦ ₂ + С → 2 Ц + ЦаС

Уклањању сумпора погодује ако је мешање ефикасно, а садржај угљеника у легури низак. Калцијум сулфид ЦаС лебди на површини растопљене легуре одакле се декантира и одбацује.

У разне сврхе

Калцијум-карбид се користи за уклањање сумпора из гвожђа. Такође као гориво у производњи челика и као моћан деоксидизатор.

Користи се за сазревање воћа. Ацетилен се ствара из калцијум-карбида са водом, који индукује зрење плодова, попут банана.

Банане се могу сазрети помоћу калцијум-карбида ЦаЦ ₂ . Аутор: Алекас Фотос. Извор: Пикабаи.

Калцијум-карбид се користи у луткама да изазове бучну буку која их карактерише. Овде се такође користи стварање ацетилена који експлодира искром унутар уређаја.

ЦаЦ ₂ користи се за генерирање сигнала на мору у самопаљеним морнаричким ракетама.

Прекинута употреба

ЦаЦ ₂ се користи у такозваним карбидним лампама. Деловање ових лекова се састоји од капљања воде на калцијум-карбиду да би се формирао ацетилен, који се запали и на тај начин обезбеђује светлост.

Ове лампе су коришћене у рудницима угља, али је њихова употреба прекинута због присуства гаса метана ЦХ ₄ у тим рудницима. Овај гас је запаљив и пламен са карбидне сијалице може изазвати паљење или експлозију.

ЦаЦ ₂ сијалица са калцијум-карбидом . СЦЕхардт / Публиц домаин. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Они су се широко користили у рудницима шкриљаца, бакра и кала, као и у раним аутомобилима, мотоциклима и бициклима, као фарове или фарове.

Тренутно су замењене електричним или чак ЛЕД лампама. Ипак, и даље се користе у земљама попут Боливије, у рудницима сребра у Потосу.

Ризици

Суви калцијум-карбид ЦаЦ ₂ није запаљив, али у присуству влаге брзо формира ацетилен, какав јесте.

Да бисте угасили пожар у присуству ЦаЦ _2, никада не користите воду, пену, угљен диоксид или халогене апарате. Треба користити песак или натријум или калцијум хидроксид.

Референце

1. Ропп, РЦ (2013). Група 14 (Ц, Си, Ге, Сн и Пб) алкална једињења Земље. Калцијум карбиди. У Енциклопедији алкалних једињења Земље. Опоравак од сциенцедирецт.цом.
2. Поханисх, РП (2017). Ц. Калцијум карбид. У Ситтиговом приручнику о токсичним и опасним хемикалијама и канцерогенима (седмо издање). Опоравак од сциенцедирецт.цом.
3. Сун, Х. и др. (2015). Својства остатка хемијски сагореног калцијумовог карбида и његов утицај на својства цемента. Материјали 2015, 8, 638-651. Опоравак од нцби.нлм.них.гов.
4. Ние, З. (2016). Процјена еколошких материјала и животног циклуса. Студија случаја: Анализа емисије ЦО _2, клинкера калуд карбида. У зеленој и одрживој производњи напредног материјала. Опоравак од сциенцедирецт.цом.
5. Црундвелл, ФК ет ал. (2011). Рафинирање растаљеног фероникела Уклањање сумпора У екстрактивној металургији метала никла, кобалта и платина. Опоравак од сциенцедирецт.цом.
6. Тресслер, РЕ (2001). Структурна и термоструктурна керамика. Карбиди. Ин Енцицлопедиа оф Сциенце Сциенце анд Тецхнологи. Опоравак од сциенцедирецт.цом.
7. Цоттон, Ф. Алберт и Вилкинсон, Геоффреи. (1980). Напредна неорганска хемија. Четврто издање. Јохн Вилеи & Сонс.