KALCIJEV KARBID (CAC2): STRUKTURA, SVOJSTVA, PROIZVODNJA, UPOTREBE - KEMIJA - 2026

Kalcijev karbid je anorganski spoj koji se sastoji od elemenata kalcija (Ca) i ugljik (C). Njegova kemijska formula je CaC ₂. Čvrsta je supstanca koja može biti bezbojna do žućkasta ili sivkasto bijela, pa čak i crna, ovisno o nečistoći koju sadrži.

Jedan od njegovih najvažnijih kemijskih reakcija CAC ₂ je ona koja se pojavljuje s vodom H ₂ O, u kojem je sastavni acetilen HC≡CH. Iz tog razloga se koristi acetilen industrijski. Zbog iste reakcije s vodom koristi se za sazrijevanje plodova, u lažnim puškama i u mornaričkim paljbama.

Čvrsti kalcijev karbid CaC ₂. Ondřej Mangl / Public domain. Izvor: Wikimedia Commons.

Reakcijom CAC ₂ s vodom i proizvodi korisne za pripremu mulja (klinker cementa komponentu), koji proizvodi manje ugljičnog dioksida (CO ₂) u odnosu na tradicionalnu metodu za proizvodnju cementa.

Dušikom (N ₂), kalcijev karbid tvori kalcij cijanamid, koji se koristi kao gnojivo. CaC _{2 se} također koristi za uklanjanje sumpora iz određenih metalnih legura.

Prije nekog vremena CaC ₂ korišten je u takozvanim karbidnim svjetiljkama, ali to više nisu vrlo česte jer su opasne.

Struktura

Kalcijev karbid je ionski spoj, a sastoji se od kalcijeva iona Ca ²⁺ i karbida ili acetilid iona C ₂ ^2-. Karbidni ion sastoji se od dva atoma ugljika spojena trostrukom vezom.

Kemijska struktura kalcijevog karbida. Autor: Hellbus. Izvor: Wikimedia Commons.

Kristalna struktura CAC ₂ je izvedeno iz jednog kubičnom (kao što je to natrijeva klorida NaCl), ali kao što je C ₂ ^2- ion produžena, struktura je iskrivljena i postaje četverokutni.

Nomenklatura

• Kalcijev karbid
• Kalcijev karbid
• Kalcijev acetilid

Svojstva

Psihičko stanje

Kristalna kruta tvar kad je čista bezbojna, ali ako je kontaminirana drugim spojevima, može biti žućkasto bijela ili sivkasto-crna.

Kalcijev karbid CaC ₂ s nečistoćama. Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Izvor: Wikimedia Commons.

Molekularna težina

64.0992 g / mol

Talište

2160 ºC

Vrelište

CaC ₂ kuha pri 2300 ° C uz raspadanje. Točka vrenja mora se mjeriti u inertnoj atmosferi, odnosno bez kisika i vlage.

Gustoća

2,22 g / cm ³

Kemijska svojstva

Kalcijev karbid reagira s vodom da se dobije acetilen HC≡CH i kalcijevog hidroksida Ca (OH) ₂:

CAC ₂ + 2 H ₂ O → HC≡CH + Ca (OH) ₂

Acetilen je zapaljiv, pa u prisutnosti vlage CaC ₂ može biti zapaljiv. Međutim, kad je suh nije.

Kalcijev karbid CaC ₂ s vodom tvori acetilen HC≡CH, zapaljivi spoj. Kristina Kravets / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Izvor: Wikimedia Commons.

Kalcijev karbid reagira s dušikom N ₂ do oblika kalcijevog cijanamida CaCN ₂:

CaC ₂ + N ₂ → CaCN ₂ + C

dobivanje

Kalcijev karbid se proizvodi industrijski u elektrolučnoj peći, počevši od mješavine kalcijevog karbonata (CaCO ₃) i ugljika (C), koja je izložena temperaturi od 2000 ° C. Reakcija je sažeta ovako:

CaCO ₃ + 3 C → CaC ₂ + CO ↑ + CO ₂ ↑

Ili također:

CaO + 3 C → CaC ₂ + CO ↑

U električnoj lučnoj peći nastaje luk električne energije između dvije grafitne elektrode, koje se odupiru visokim temperaturama koje nastaju. Dobiva se kalcijev karbid cistoće 80-85%.

Prijave

U proizvodnji acetilena

Industrijski, reakcijom kalcijevog karbida sa vodom služi za proizvodnju acetilena C ₂ H ₂.

CAC ₂ + 2 H ₂ O → HC≡CH + Ca (OH) ₂

Ovo je najvažnija upotreba kalcijevog karbida. U nekim je zemljama acetilen visoko cijenjen jer omogućuje proizvodnju polivinilklorida, koji je vrsta plastike. Nadalje, acetilen se koristi za zavarivanje na visokim temperaturama.

Plamenik HC≡CH acetilen za zavarivanje metala na vrlo visokim temperaturama. Autor: Shutterbug75. Izvor: Pixabay.

U smanjenju emisija CO

Ostaci dobiveni iz dobivanja acetilen počevši od CAC ₂ (također se naziva „kalcijev karbid mulj” ili „tvrdog metala ostataka kalcij”) koriste se za dobivanje klinkera ili betona.

Kalcij-karbidni blato ima visoki udio kalcijevog hidroksida (Ca (OH) ₂) (oko 90%), nešto kalcijevog karbonata (CaCO ₃) i pH je veći od 12.

Ostaci kalcijevog karbida mogu se koristiti u građevinskim aktivnostima za pripremu betona, čime se smanjuje stvaranje CO ₂ u ovoj industriji. Autor: Engin Akyurt. Izvor: Pixabay.

Iz tih razloga, može reagirati s SiO ₂ ili Al ₂ O _3, formiranje proizvoda sličan onome koji je dobiven postupkom hidratacije cementa.

Jedna od ljudskih aktivnosti koja proizvodi najviše emisija CO ₂ je građevinarstvo. CO ₂ nastaje otpuštanjem iz kalcijevog karbonata tijekom reakcije u beton.

Pomoću kalcijevog karbida mulj zamijeniti kalcijev karbonat (CaCOs ₃) Utvrđeno je da se smanji CO ₂ emisije od 39%.

U dobivanju kalcijevog cijanamida

Kalcijev karbid se također koristi industrijski za dobivanje kalcij cijanamida CaCN ₂.

CaC ₂ + N ₂ → CaCN ₂ + C

Kalcijev cijanamid koristi se kao gnojivo, jer se s vodom iz tla pretvara u cijanamid H2N = C = N, koji biljkama daje dušik, ključno hranjivo za njih.

U metalurškoj industriji

Kalcijev karbid koristi se za uklanjanje sumpora iz legura poput feronikela. CAC ₂ je pomiješan s rastaljene legure na 1550 ° C Sumpor (S) reagira s kalcijevim karbidom i stvara kalcijev sulfid CaS i ugljik C:

CaC ₂ + S → 2 C + CaS

Pogodno je uklanjanje sumpora ako je miješanje učinkovito, a sadržaj ugljika u leguri nizak. Kalcijev sulfid CaS lebdi na površini rastopljene legure odakle se dekantira i odbacuje.

U raznim namjenama

Kalcij-karbid se koristio za uklanjanje sumpora iz željeza. Također kao gorivo u proizvodnji čelika i kao moćan deoksidizator.

Koristi se za zrenje voća. Acetilen nastaje iz kalcijevog karbida s vodom, koji inducira zrenje plodova, poput banana.

Banane se mogu sazrijevati pomoću kalcijevog karbida CaC ₂. Autor: Alexas Fotos. Izvor: Pixabay.

Kalcijev karbid koristi se u lutkama s pištoljima kako bi izazvao bučni prasak koji ih karakterizira. Ovdje se također koristi stvaranje acetilena koji eksplodira iskru unutar uređaja.

CaC ₂ koristi se za generiranje signala na obali u samozapaljivim pomorskim paljbama.

Prekinuta uporaba

CaC ₂ se koristi u takozvanim karbidnim svjetiljkama. Njihov rad sastoji se u kapljanju vode na kalcijevom karbidu kako bi nastao acetilen koji se zapali i na taj način pruža svjetlost.

Ove su se lampe koristile u rudnicima ugljena, ali je njihova upotreba prekinuta zbog prisutnosti plina metana CH ₄ u tim rudnicima. Taj je plin zapaljiv, a plamen iz karbidne svjetiljke može se zapaliti ili eksplodirati.

Lampa kalcijevog karbida CaC ₂. SCEhardt / Javna domena. Izvor: Wikimedia Commons.

Široko su se koristili u rudnicima škriljaca, bakra i kositra, kao i u ranim automobilima, motociklima i biciklima, kao farovi ili prednja svjetla.

Trenutno su zamijenjene električnim ili čak LED svjetiljkama. Međutim, oni se i dalje koriste u zemljama poput Bolivije, u rudnicima srebra u Potosu.

rizici

Suhi kalcijev karbid CaC ₂ nije zapaljiv, ali u prisustvu vlage brzo formira acetilen, kakav jest.

Za gašenje požara u prisutnosti CaC _2, nikad ne koristite vodu, pjenu, ugljični dioksid ili halogene aparate. Treba koristiti pijesak ili natrijev ili kalcijev hidroksid.

Reference

1. Ropp, RC (2013). Skupina 14 (C, Si, Ge, Sn i Pb) alkalni spojevi Zemlje. Kalcijevi karbidi. U Enciklopediji alkalnih spojeva Zemlje. Oporavljeno od sciencedirect.com.
2. Pohanish, RP (2017). C. Kalcijev karbid. U Sittigovom priručniku o toksičnim i opasnim kemikalijama i kancerogenima (sedmo izdanje). Oporavljeno od sciencedirect.com.
3. Sun, H. i sur. (2015). Svojstva ostatka kalcijevog karbida i njegovo utjecaj na svojstva cementa. Materijali 2015, 8, 638-651. Oporavak od ncbi.nlm.nih.gov.
4. Nie, Z. (2016). Procjena ekoloških materijala i životnog ciklusa. Studija slučaja: Analiza emisije CO _2, klinker karbidnog karbida. U zelenoj i održivoj proizvodnji naprednog materijala. Oporavljeno od sciencedirect.com.
5. Crundwell, FK et al. (2011). Rafiniranje rastopljenog feronikela. Uklanjanje sumpora. U ekstraktivnoj metalurgiji metala nikla, kobalta i platina. Oporavljeno od sciencedirect.com.
6. Tressler, RE (2001). Strukturna i termostrukturna keramika. Karbida. U Enciklopediji znanosti i tehnologije materijala. Oporavljeno od sciencedirect.com.
7. Cotton, F. Albert i Wilkinson, Geoffrey. (1980). Napredna anorganska kemija. Četvrto izdanje. John Wiley & Sinovi.