- Strukturera
- Nomenklatur
- Egenskaper
- Fysiskt tillstånd
- Molekylvikt
- Smältpunkt
- Kokpunkt
- Densitet
- Kemiska egenskaper
- Erhållande
- tillämpningar
- Vid produktion av acetylen
- Att minska CO-utsläpp
- Vid erhållande av kalciumcyanamid
- Inom metallurgisk industri
- I olika användningsområden
- Avbruten användning
- risker
- referenser
Den kalciumkarbid är en oorganisk förening bestående av elementen kalcium (Ca) och kol (C). Dess kemiska formel är CaC 2 . Det är ett fast ämne som kan vara färglöst till gulaktigt eller gråaktigt vitt och till och med svart beroende på föroreningar som den innehåller.
En av dess mest viktiga kemiska reaktioner av CaC 2 är den som sker med vatten H 2 O, i vilken den bildar acetylen HC≡CH. Av denna anledning används den för att erhålla acetylen industriellt. På grund av samma reaktion med vatten, används det för att mogna frukt, i falska vapen och i flänsar.
Fast kalciumkarbid CaC 2 . Ondřej Mangl / Public domain. Källa: Wikimedia Commons.
Reaktionen av CaC 2 med vatten ger också en användbar slam för att framställa klinker (en komponent av cement), som producerar mindre koldioxid (CO 2 ) jämfört med den traditionella metoden för framställning av cement.
Med kväve (N 2 ), bildar kalciumkarbid kalciumcyanamid, som används som gödningsmedel. CaC 2 används också för att avlägsna svavel från vissa metalllegeringar.
För en tid sedan användes CaC 2 i så kallade karbidlampor, men dessa är inte längre mycket vanliga eftersom de är farliga.
Strukturera
Kalciumkarbid är en jonisk förening och består av kalciumjon Ca 2+ och karbid- eller acetylid jon C 2 2- . Karbidjonen består av två kolatomer förenade med en trippelbindning.
Kemisk struktur av kalciumkarbid. Författare: Hellbus. Källa: Wikimedia Commons.
Den kristallina strukturen av CaC 2 är härledd från den kubiska en (likt natriumklorid NaCl), men som C 2 2- jon är långsträckt strukturen blir förvrängd och blir tetragonal.
Nomenklatur
- Kalciumkarbid
- Kalciumkarbid
- Kalciumacetylid
Egenskaper
Fysiskt tillstånd
Kristallint fast ämne att när rent är färglöst, men om det är förorenat med andra föreningar kan det vara gulaktigt vitt eller gråligt till svart.
Kalciumkarbid CaC 2 med föroreningar. Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Källa: Wikimedia Commons.
Molekylvikt
64,0992 g / mol
Smältpunkt
2160 ºC
Kokpunkt
CaC 2 kokar vid 2300 ºC med sönderdelning. Kokpunkten måste mätas under en inert atmosfär, det vill säga utan syre eller fukt.
Densitet
2,22 g / cm ^
Kemiska egenskaper
Kalciumkarbid reagerar med vatten och bildar acetylen HC≡CH och kalciumhydroxid Ca (OH) 2 :
CaC 2 + 2 H 2 O → HC≡CH + Ca (OH) 2
Acetylen är brandfarligt, därför kan CaC 2 i närvaro av fuktighet vara brandfarligt. Men när det är torrt är det inte.
Kalciumkarbid CaC 2 med vatten bildar acetylen HC≡CH, en brandfarlig förening. Kristina Kravets / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Källa: Wikimedia Commons.
Kalciumkarbid reagerar med kväve N 2 till formen kalciumcyanamid CaCN 2 :
CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C
Erhållande
Kalciumkarbid produceras industriellt i en elektrisk bågugn med utgångspunkt från en blandning av kalciumkarbonat (CaCO 3 ) och kol (C) som utsätts för en temperatur av 2000 ° C. Reaktionen sammanfattas så här:
CaCO 3 + 3 C → CaC 2 + CO ↑ + CO 2 ↑
Eller också:
CaO + 3 C → CaC 2 + CO ↑
I en elektrisk bågsugn produceras en båge av elektricitet mellan två grafitelektroder, som motstår de höga temperaturer som bildas. En kalciumkarbid med 80-85% renhet erhålls.
tillämpningar
Vid produktion av acetylen
Industriellt, är reaktionen av kalciumkarbid med vatten används för att producera acetylen C 2 H 2 .
CaC 2 + 2 H 2 O → HC≡CH + Ca (OH) 2
Detta är den viktigaste användningen av kalciumkarbid. I vissa länder är acetylen högt uppskattat eftersom det tillåter produktion av polyvinylklorid, som är en typ av plast. Vidare används acetylen för svetsning vid höga temperaturer.
HC≡CH-acetylenflamma för svetsning av metaller vid mycket höga temperaturer. Författare: Shutterbug75. Källa: Pixabay.
Att minska CO-utsläpp
Resterna som erhållits från att erhålla acetylenutgångs från CaC 2 (även kallad "kalciumkarbid slam" eller "kalciummetallrester") används för att erhålla klinker eller betong.
Kalciumkarbidslam har en hög halt av kalciumhydroxid (Ca (OH) 2 ) (cirka 90%), en del kalciumkarbonat (CaCO 3 ) och har ett pH som är högre än 12.
Kalciumkarbidrester kan användas i byggverksamheten för att framställa betong, vilket minskar produktionen av CO 2 i denna industri. Författare: Engin Akyurt. Källa: Pixabay.
Av dessa skäl kan det reagera med SiO 2 eller Al 2 O 3, bildar en produkt som liknar den som erhålles genom cement hydratiseringsprocessen.
En av de mänskliga aktiviteter som producerar mest CO 2 utsläpp är byggbranschen. CO 2 genereras genom att den frigörs från kalciumkarbonatet under reaktionen för att bilda betong.
Med användning av kalciumkarbid slam för att ersätta kalciumkarbonat (CaCO 3 ) har visat sig minska koldioxid 2 utsläppen med 39%.
Vid erhållande av kalciumcyanamid
Kalciumkarbid används också industriellt för att erhålla kalciumcyanamid CaCN 2 .
CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C
Kalciumcyanamid används som gödningsmedel, eftersom det med jordvattnet blir cyanamid H2N = C = N, vilket ger kväve till växter, ett viktigt näringsämne för dem.
Inom metallurgisk industri
Kalciumkarbid används för att avlägsna svavel från legeringar som ferronickel. CAC 2 blandas med den smälta legeringen vid 1550 ° C. Svavel (S) reagerar med kalciumkarbid och producerar kalciumsulfid CaS och kol C:
CaC 2 + S → 2 C + CaS
Svavelavlägsnande föredras om blandningen är effektiv och kolhalten i legeringen är låg. Kalciumsulfid CaS flyter på ytan av den smälta legeringen varifrån den dekanteras och kasseras.
I olika användningsområden
Kalciumkarbid har använts för att ta bort svavel från järn. Också som ett bränsle vid produktion av stål och som en kraftfull deoxidizer.
Det används för att mogna frukt. Acetylen genereras från kalciumkarbid med vatten, vilket inducerar mognad av frukt, till exempel bananer.
Bananer kan mogna med kalciumkarbid CaC 2 . Författare: Alexas Fotos. Källa: Pixabay.
Kalciumkarbid används i dummy-pistoler för att orsaka det höga ljudet som kännetecknar dem. Här används också bildningen av acetylen, som exploderar med en gnista i enheten.
CaC 2 används för att generera signaler offshore i självantändande flänsar.
Avbruten användning
CaC 2 har använts i så kallade karbidlampor. Funktionen av dessa består av droppvatten på kalciumkarbiden för att bilda acetylen, som antänds och på detta sätt ger ljus.
Dessa lampor användes i kolgruvor, men deras användning avbröts på grund av närvaron av metangas CH 4 i dessa gruvor. Denna gas är brandfarlig och lågan från karbidlampan kan orsaka att den antänds eller exploderar.
CaC 2 kalciumkarbidlampa . SCEhardt / Public domain. Källa: Wikimedia Commons.
De användes allmänt i skiffer-, koppar- och tennberggruvor och även i tidiga bilar, motorcyklar och cyklar, som strålkastare eller strålkastare.
För närvarande har de ersatts av elektriska lampor eller till och med LED-lampor. Men de används fortfarande i länder som Bolivia, i silvergruvorna i Potosí.
risker
Torkt kalciumkarbid CaC 2 är inte brandfarligt men i närvaro av fukt bildar det snabbt acetylen, vilket det är.
För att släcka en brand i närvaro av CaC 2, använd aldrig vatten, skum, koldioxid eller halogensläckare. Sand eller natrium eller kalciumhydroxid bör användas.
referenser
- Ropp, RC (2013). Grupp 14 (C, Si, Ge, Sn och Pb) alkaliska jordföreningar. Kalciumkarbider. I Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Återställs från sciencedirect.com.
- Pohanish, RP (2017). C. Kalciumkarbid. I Sittigs handbok om toxiska och farliga kemikalier och cancerframkallande ämnen (sjunde upplagan). Återställs från sciencedirect.com.
- Sun, H. et al. (2015). Egenskaper för kemiskt förbrännt kalciumkarbidrester och dess påverkan på cementegenskaper. Material 2015, 8, 638-651. Återställs från ncbi.nlm.nih.gov.
- Nie, Z. (2016). Eko-material och livscykelbedömning. Fallstudie: CO 2 -utsläppsanalys av kalciumkarbid-slamklinker. I grön och hållbar tillverkning av avancerat material. Återställs från sciencedirect.com.
- Crundwell, FK Et al. (2011). Förädling av molten Ferronickel. Svavelborttagning. In Extractive Metallurgy of Nickel, Cobalt and Platinum Group Metals. Återställs från sciencedirect.com.
- Tressler, RE (2001). Strukturell och termostrukturell keramik. Karbider. I Encyclopedia of Materials Science and Technology. Återställs från sciencedirect.com.
- Cotton, F. Albert och Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avancerad oorganisk kemi. Fjärde upplagan. John Wiley & Sons.