- Struktur
- nomenklatur
- Egenskaper
- Fysisk tilstand
- Molekylær vekt
- Smeltepunkt
- Kokepunkt
- tetthet
- Kjemiske egenskaper
- Å skaffe
- applikasjoner
- I produksjonen av acetylen
- I å redusere CO-utslipp
- Ved å oppnå kalsiumcyanamid
- I metallurgisk industri
- I forskjellige bruksområder
- Utgått bruk
- risiko
- referanser
Den kalsiumkarbid er en uorganisk forbindelse som består av elementene kalsium (Ca) og karbon (C). Den kjemiske formelen er CaC 2 . Det er et fast stoff som kan være fargeløst til gulaktig eller gråhvit, og til og med svart avhengig av urenhetene den inneholder.
En av de mest viktige kjemiske reaksjoner av CaCl 2 er det som forekommer med vann H 2 O, i hvilken den danner acetylen HC≡CH. Av denne grunn brukes det til å oppnå acetylen industrielt. På grunn av den samme reaksjonen med vann, brukes den til å modne frukt, i falske kanoner og i flensfluer.
Fast kalsiumkarbid CaC 2 . Ondřej Mangl / Public domain. Kilde: Wikimedia Commons.
Reaksjonen av CaC 2 med vann frembringer også et slam som er nyttig for å fremstille klinker (en komponent av sement), som produserer mindre karbondioksid (CO 2 ) sammenlignet med den tradisjonelle metoden for fremstilling av sement.
Med nitrogen (N 2 ) danner kalsiumkarbid kalsiumcyanamid, som brukes som gjødsel. CaC 2 brukes også til å fjerne svovel fra visse metalllegeringer.
For en tid tilbake ble CaC 2 brukt i såkalte karbidlamper, men disse er ikke lenger veldig vanlige fordi de er farlige.
Struktur
Kalsiumkarbid er en ionisk forbindelse, og består av kalsiumionet Ca 2+ og karbid eller acetylid ion C 2 2- . Karbidionet består av to karbonatomer forbundet med en trippelbinding.
Kjemisk struktur av kalsiumkarbid. Forfatter: Hellbus. Kilde: Wikimedia Commons.
Den krystallinske struktur for CaCl 2 er avledet fra den kubiske ene (som det av natriumklorid NaCl), men som C- 2- 2- ion er langstrakt, er strukturen forvrengt og blir tetragonal.
nomenklatur
- Kalsiumkarbid
- Kalsiumkarbid
- Kalsiumacetylid
Egenskaper
Fysisk tilstand
Krystallinsk fast stoff som når rent er fargeløst, men hvis det er forurenset med andre forbindelser, kan det være gulaktig hvitt eller grålig til svart.
Kalsiumkarbid CaC 2 med urenheter. Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Kilde: Wikimedia Commons.
Molekylær vekt
64,0992 g / mol
Smeltepunkt
2160 ºC
Kokepunkt
CaC 2 koker ved 2300 ºC med spaltning. Kokepunktet måles under en inert atmosfære, det vil si uten oksygen eller fuktighet.
tetthet
2,22 g / cm 3
Kjemiske egenskaper
Kalsiumkarbid reagerer med vann for å danne acetylen HC≡CH og kalsiumhydroksyd Ca (OH) 2 :
CaC 2 + 2 H 2 O → HC≡CH + Ca (OH) 2
Acetylen er brannfarlig, derfor kan CaC 2 i nærvær av fuktighet være brannfarlig. Når det er tørt, er det imidlertid ikke det.
Kalsiumkarbid CaC 2 med vann danner acetylen HC≡CH, en brennbar forbindelse. Kristina Kravets / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Kilde: Wikimedia Commons.
Kalsiumkarbid reagerer med nitrogen N 2 og danner kalsiumcyanamid CaCN 2 :
CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C
Å skaffe
Kalsiumkarbid produseres industrielt i en elektrisk lysbueovn med utgangspunkt i en blanding av kalsiumkarbonat (CaCO 3 ) og karbon (C) som blir utsatt for en temperatur på 2000 ° C. Reaksjonen er oppsummert slik:
CaCO 3 + 3 C → CaC 2 + CO ↑ + CO 2 ↑
Eller også:
CaO + 3 C → CaC 2 + CO ↑
I en elektrisk lysbueovn blir det produsert en lysbue mellom to grafittelektroder, som motstår de høye temperaturene som dannes. Et kalsiumkarbid med 80-85% renhet oppnås.
applikasjoner
I produksjonen av acetylen
Industrielt blir reaksjonen av kalsiumkarbid med vann benyttes for å fremstille acetylen C 2 H 2 .
CaC 2 + 2 H 2 O → HC≡CH + Ca (OH) 2
Dette er den viktigste bruken av kalsiumkarbid. I noen land er acetylen høyt verdsatt, da det tillater produksjon av polyvinylklorid, som er en type plast. Videre brukes acetylen til sveising ved høye temperaturer.
HC≡CH acetylenflamme for sveising av metaller ved meget høye temperaturer. Forfatter: Shutterbug75. Kilde: Pixabay.
I å redusere CO-utslipp
Restene oppnådd ved oppnåelse av acetylen med utgangspunkt i CaC 2 (også kalt "kalsiumkarbidslam" eller "kalsiumkarbidrester") blir brukt for å oppnå klinker eller betong.
Kalsiumkarbid slam har et høyt innhold av kalsiumhydroksyd (Ca (OH) 2 ) (rundt 90%), noen kalsiumcarbonat (CaCO 3 ) og har en pH-verdi større enn 12.
Kalsiumkarbidrester kan brukes i byggeaktiviteten for å tilberede betong, og reduserer dermed dannelsen av CO 2 i denne industrien. Forfatter: Engin Akyurt. Kilde: Pixabay.
Av disse grunner kan det reagere med SiO 2 eller Al 2 O 3, som danner et produkt som ligner den som ble oppnådd ved hydratiseringsprosessen sement.
En av de menneskelige aktivitetene som produserer mest CO 2 -utslipp er byggebransjen. CO 2 genereres ved at den frigjøres fra kalsiumkarbonatet under reaksjonen til dannelse av betong.
Å bruke kalsiumkarbidslam til erstatning for kalsiumkarbonat (CaCO 3 ) har vist seg å redusere CO 2 -utslipp med 39%.
Ved å oppnå kalsiumcyanamid
Kalsiumkarbid brukes også industrielt for å oppnå kalsiumcyanamid CaCN 2 .
CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C
Kalsiumcyanamid brukes som gjødsel, fordi det med jordvannet blir cyanamid H2N = C = N, som gir nitrogen til planter, et essensielt næringsstoff for dem.
I metallurgisk industri
Kalsiumkarbid brukes til å fjerne svovel fra legeringer som ferronickel. CAC 2 er blandet med den smeltede legering ved 1550 ° C. Svovel (S) reagerer med kalsiumkarbid og produserer kalsiumsulfid CaS og karbon C:
CaC 2 + S → 2 C + CaS
Fjerning av svovel foretrekkes hvis blandingen er effektiv og karboninnholdet i legeringen er lavt. Kalsiumsulfid 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 et drivstoff i produksjon av stål 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.
Bananer kan modnes ved bruk av kalsiumkarbid CaC 2 . Forfatter: Alexas Fotos. Kilde: Pixabay.
Kalsiumkarbid brukes i dummy-kanoner for å forårsake den høye smellstøyen som kjennetegner dem. Her brukes også dannelsen av acetylen, som eksploderer med en gnist inne i enheten.
CaC 2 brukes til å generere signaler offshore i selvantennende flussfluker .
Utgått bruk
CaC 2 har blitt brukt i såkalte karbidlamper. Driften av disse består av dryppende vann på kalsiumkarbid for å danne acetylen, som antenner og på denne måten gir lys.
Disse lamper ble anvendt i kullgruver, men deres anvendelse ble avbrutt på grunn av tilstedeværelsen av metangass CH 4 i gruvene. Denne gassen er brennbar og flammen fra karbidlampen kan føre til at den antennes eller eksploderer.
CaC 2 kalsiumkarbidlampe . SCEhardt / Public domain. Kilde: Wikimedia Commons.
De ble mye brukt i skifer-, kobber- og tinnbergminer, og også i tidlige biler, motorsykler og sykler, som lyskastere eller frontlykter.
For øyeblikket har de blitt erstattet av elektriske lamper eller til og med LED-lamper. Imidlertid brukes de fortsatt i land som Bolivia, i sølvgruvene til Potosí.
risiko
Tørt kalsiumkarbid CaC 2 er ikke brennbart, men i nærvær av fuktighet danner det raskt acetylen, som det er.
For å slukke brann i nærvær av CaC 2, må du aldri bruke vann, skum, karbondioksid eller halogen-brannslukningsapparater. Sand eller natrium eller kalsiumhydroksyd bør brukes.
referanser
- Ropp, RC (2013). Gruppe 14 (C, Si, Ge, Sn og Pb) alkaliske jordforbindelser. Kalsiumkarbider. I Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
- Pohanish, RP (2017). C. Kalsiumkarbid. I Sittigs håndbok for giftige og farlige kjemikalier og kreftfremkallende stoffer (syvende utgave). Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
- Sun, H. et al. (2015). Egenskaper ved kjemisk forbrent kalsiumkarbidrester og påvirkning av sementegenskaper. Materialer 2015, 8, 638-651. Gjenopprettet fra ncbi.nlm.nih.gov.
- Nie, Z. (2016). Øko-materialer og livssyklusvurdering. Casestudie: CO 2 -utslippsanalyse av kalsiumkarbidslamklinker. I grønn og bærekraftig produksjon av avansert materiale. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
- Crundwell, FK Et al. (2011). Raffinering av Molten Ferronickel. Fjerning av svovel. I utvinningsmetallurgi av nikkel-, kobolt- og platinagruppemetaller. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
- Tressler, RE (2001). Strukturell og termostrukturell keramikk. Karbider. I Encyclopedia of Materials Science and Technology. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
- Cotton, F. Albert og Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avansert uorganisk kjemi. Fjerde utgave. John Wiley & Sons.