- Struktur
- nomenklatur
- Ejendomme
- Fysisk tilstand
- Molekylær vægt
- Smeltepunkt
- Kogepunkt
- Massefylde
- Kemiske egenskaber
- Indhentning
- Applikationer
- I produktionen af acetylen
- I reduktion af CO emissioner
- Ved opnåelse af calciumcyanamid
- I den metallurgiske industri
- I forskellige anvendelser
- Ophørt brug
- Risici
- Referencer
Den calciumcarbid er en uorganisk forbindelse bestående af grundstofferne calcium (Ca) og carbon (C). Dens kemiske formel er CaC 2. Det er et fast stof, der kan være farveløs til gullig eller grålig hvid og endda sort afhængig af urenhederne, den indeholder.
En af sine vigtigste kemiske reaktioner af CAC 2 er, at der forekommer med vand H 2 O, hvori den danner acetylen HC≡CH. Af denne grund bruges det til industrielt at få acetylen. På grund af den samme reaktion med vand bruges den til at modne frugter, i falske kanoner og i flådefliser.
Fast calciumcarbid CaC 2. Ondřej Mangl / Public domain. Kilde: Wikimedia Commons.
Omsætningen af CAC 2 med vand producerer også en slam anvendelige til fremstilling af klinker (en komponent af cement), som producerer mindre kuldioxid (CO 2) sammenlignet med den traditionelle fremgangsmåde til fremstilling af cement.
Med nitrogen (N 2) danner calciumcarbid calciumcyanamid, der bruges som gødning. CaC 2 bruges også til at fjerne svovl fra visse metallegeringer.
For nogen tid siden blev CaC 2 brugt i såkaldte karbidlamper, men disse er ikke længere meget almindelige, fordi de er farlige.
Struktur
Calciumcarbid er en ionisk forbindelse og består af calciumion Ca 2+ og carbid eller acetylid ion C 2 2-. Carbidion består af to carbonatomer forbundet med en tredobbelt binding.
Kemisk struktur af calciumcarbid. Forfatter: Hellbus. Kilde: Wikimedia Commons.
Krystalstruktur CAC 2 er afledt fra den kubiske en (ligesom natriumchlorid NaCl), men som C 2 2- ion er langstrakt, er strukturen forvrænget og bliver tetragonale.
nomenklatur
- Calciumkarbid
- Calciumkarbid
- Calciumacetylid
Ejendomme
Fysisk tilstand
Krystallinsk fast stof, at når rent er farveløst, men hvis det er forurenet med andre forbindelser, kan det være gulligt hvidt eller grålig til sort.
Calciumcarbid CaC 2 med urenheder. Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Kilde: Wikimedia Commons.
Molekylær vægt
64,0992 g / mol
Smeltepunkt
2160 ºC
Kogepunkt
CaC 2 koges ved 2300 ºC med nedbrydning. Kogepunktet måles under en inert atmosfære, dvs. uden ilt eller fugt.
Massefylde
2,22 g / cm 3
Kemiske egenskaber
Calciumcarbid reagerer med vand til dannelse af acetylen HC≡CH og calciumhydroxid Ca (OH) 2:
CAC 2 + 2 H 2 O → HC≡CH + Ca (OH) 2
Acetylen er brandfarlig, derfor kan CaC 2 i nærvær af fugtighed være brandfarlig. Når det er tørt, er det imidlertid ikke.
Calciumcarbid CAC 2 danner med vand acetylen HC≡CH, en brændbar forbindelse. Kristina Kravets / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Kilde: Wikimedia Commons.
Calciumcarbid reagerer med nitrogen N 2 til formular calciumcyanamid CaCN 2:
CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C
Indhentning
Calciumcarbid produceres industrielt i en elektrisk lysbueovn startende fra en blanding af calciumcarbonat (CaCO 3) og carbon (C), der underkastes en temperatur på 2000 ° C. Reaktionen opsummeres sådan:
CaCO 3 + 3 C → CaC 2 + CO ↑ + CO 2 ↑
Eller også:
CaO + 3 C → CaC 2 + CO ↑
I en elektrisk lysbueovn produceres en lysbue mellem to grafitelektroder, der modstår de høje temperaturer, der dannes. Der opnås et calciumcarbid med en renhed på 80-85%.
Applikationer
I produktionen af acetylen
Industrielt omsætningen af calciumcarbid med vand anvendes til fremstilling af acetylen C 2 H 2.
CAC 2 + 2 H 2 O → HC≡CH + Ca (OH) 2
Dette er den vigtigste anvendelse af calciumcarbid. I nogle lande er acetylen meget værdsat, da det tillader produktion af polyvinylchlorid, som er en type plast. Desuden bruges acetylen til svejsning ved høje temperaturer.
HC≡CH-acetylenflamme til svejsning af metaller ved meget høje temperaturer. Forfatter: Shutterbug75. Kilde: Pixabay.
I reduktion af CO emissioner
Resterne opnået ved opnåelse af acetylen med udgangspunkt i CaC 2 (også kaldet "calciumcarbidslam" eller "calciumcarbidrester") bruges til at opnå klinker eller beton.
Calciumcarbid mudder har et højt indhold af calciumhydroxid (Ca (OH) 2) (ca. 90%), nogle calciumcarbonat (CaCO 3) og har en pH større end 12.
Calciumkarbidrester kan anvendes i konstruktionsaktiviteten til at fremstille beton, hvilket reducerer dannelsen af CO 2 i denne industri. Forfatter: Engin Akyurt. Kilde: Pixabay.
Af disse grunde kan det reagere med SiO 2 eller Al 2 O 3, der danner et produkt, der ligner den, der opnås ved cementhydratiseringen proces.
En af de menneskelige aktiviteter, der producerer mest CO 2 -emissioner, er byggebranchen. CO 2 genereres ved at frigøres fra calciumcarbonatet under reaktionen til dannelse af beton.
Brug af calciumcarbidslam til erstatning af calciumcarbonat (CaCO 3) har vist sig at reducere CO 2 -emissionerne med 39%.
Ved opnåelse af calciumcyanamid
Calciumcarbid bruges også industrielt til opnåelse af calciumcyanamid CaCN 2.
CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C
Calciumcyanamid bruges som gødning, fordi det med jordvandet bliver til cyanamid H2N = C = N, som leverer kvælstof til planter, et vigtigt næringsstof for dem.
I den metallurgiske industri
Calciumcarbid bruges til at fjerne svovl fra legeringer såsom ferronickel. CAC 2 blandes med den smeltede legering ved 1550 ° C. Svovl (S) reagerer med calciumcarbid og producerer calciumsulfid CaS og carbon C:
CaC 2 + S → 2 C + CaS
Fjernelse af svovl foretrækkes, hvis blandingen er effektiv, og carbonindholdet i legeringen er lavt. Calciumsulfid CaS flyder på overfladen af den smeltede legering, hvorfra den dekanteres og kasseres.
I forskellige anvendelser
Calciumcarbid er blevet brugt til at fjerne svovl fra jern. Også som et brændstof i produktionen af stål og som en kraftig deoxidizer.
Det bruges til at modne frugt. Acetylen dannes fra calciumcarbid med vand, hvilket inducerer modningen af frugter, såsom bananer.
Bananer kan modnes ved hjælp af calciumcarbid CaC 2. Forfatter: Alexas Fotos. Kilde: Pixabay.
Calciumcarbid bruges i dummy-kanoner for at forårsage den høje smellestøj, der kendetegner dem. Her bruges også dannelsen af acetylen, der eksploderer med en gnist inde i enheden.
CaC 2 bruges til at generere signaler offshore i selvantændende flamme.
Ophørt brug
CaC 2 er blevet brugt i såkaldte karbidlamper. Driften af disse består af dryppende vand på calciumcarbidet til dannelse af acetylen, der antændes og således giver lys.
Disse lamper blev anvendt i kulminer, men deres anvendelse blev afbrudt på grund af tilstedeværelsen af metangas CH 4 i disse miner. Denne gas er brandfarlig, og flammen fra karbidlampen kan få den til at antænde eller eksplodere.
CaC 2- calciumcarbidlampe. SCEhardt / Public domain. Kilde: Wikimedia Commons.
De blev udbredt brugt i skifer-, kobber- og tinklipper, og også i tidlige biler, motorcykler og cykler, som forlygter eller forlygter.
I øjeblikket er de erstattet af elektriske lamper eller endda LED-lamper. De bruges dog stadig i lande som Bolivia i sølvminerne i Potosí.
Risici
Tørt calciumcarbid CaC 2 er ikke brandfarligt, men i nærvær af fugtighed danner det hurtigt acetylen, som det er.
Brug aldrig vand, skum, kuldioxid eller halogenslukkere til at slukke en brand i nærvær af CaC 2. Der skal anvendes sand eller natrium eller calciumhydroxid.
Referencer
- Ropp, RC (2013). Gruppe 14 (C, Si, Ge, Sn og Pb) alkaliske jordforbindelser. Calciumcarbider. I Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Gendannes fra sciencedirect.com.
- Pohanish, RP (2017). C. Calciumcarbid. I Sittigs håndbog om giftige og farlige kemikalier og kræftfremkaldende stoffer (syvende udgave). Gendannes fra sciencedirect.com.
- Sun, H. et al. (2015). Egenskaber ved kemisk forbrændt rest af calciumcarbid og dets indflydelse på cementegenskaber. Materialer 2015, 8, 638-651. Gendannes fra ncbi.nlm.nih.gov.
- Nie, Z. (2016). Øko-materialer og livscyklusvurdering. Casestudie: CO 2 -emissionsanalyse af calciumcarbid-slamklinker. I grøn og bæredygtig fremstilling af avanceret materiale. Gendannes fra sciencedirect.com.
- Crundwell, FK Et al. (2011). Raffinering af molten Ferronickel. Fjernelse af svovl. I ekstraktionsmetallurgi af nikkel-, kobolt- og platinagruppemetaller. Gendannes fra sciencedirect.com.
- Tressler, RE (2001). Strukturel og termostrukturel keramik. Carbider. I Encyclopedia of Materials Science and Technology. Gendannes fra sciencedirect.com.
- Cotton, F. Albert og Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avanceret uorganisk kemi. Fjerde udgave. John Wiley & sønner.