- Rakenne
- nimistö
- ominaisuudet
- Fyysinen tila
- Molekyylipaino
- Sulamispiste
- Kiehumispiste
- Tiheys
- Kemiallisia ominaisuuksia
- Saada
- Sovellukset
- Asetyleenin tuotannossa
- Vähentämällä hiilidioksidipäästöjä
- Saadaan kalsiumsyanamidia
- Metalliteollisuudessa
- Eri käyttötarkoituksissa
- Lopetettu käyttö
- riskit
- Viitteet
Kalsiumkarbidia on epäorgaaninen yhdiste, joka koostuu elementtien kalsium (Ca) ja hiilen (C). Sen kemiallinen kaava on CaC 2. Se on kiinteä aine, joka voi olla värittömästä kellertävään tai harmahtavan valkoiseen ja jopa mustaan sen sisältämien epäpuhtauksien mukaan.
Yksi sen tärkeimmistä kemiallisia reaktioita SERTIn 2 on se, joka tapahtuu vedellä H 2 O, jossa se muodostaa asetyleeni HC≡CH. Tästä syystä sitä käytetään asetyleenin tuottamiseen teollisesti. Samasta veden kanssa tapahtuvasta reaktiosta johtuen sitä käytetään hedelmien kypsyttämiseen, vääriä aseita ja merivoiman soihdutuksia varten.
Kiinteä kalsiumkarbidi CaC 2. Ondřej Mangl / Julkinen. Lähde: Wikimedia Commons.
Reaktio SERTIn 2 vedellä tuottaa myös käyttökelpoinen lietteen valmistamiseksi klinkkerin (komponentti sementtiä), joka tuottaa vähemmän hiilidioksidia (CO 2), verrattuna perinteiseen menetelmään tuottaa sementtiä.
Typellä (N 2), kalsiumkarbidi muodostaa kalsiumsyaaniamidin, jota käytetään lannoitteena. CaC 2: ta käytetään myös rikkin poistamiseen tietyistä metalliseoksista.
Jokin aika sitten CaC 2: ta käytettiin ns. Kovametallilampuissa, mutta ne eivät ole enää kovin yleisiä, koska ne ovat vaarallisia.
Rakenne
Kalsiumkarbidia on ioninen yhdiste ja koostuu kalsiumionin Ca 2+ ja karbidin tai asetylidi ioni C- 2 2-. Karbidi-ioni koostuu kahdesta hiiliatomista, jotka on liitetty kolmoissidoksella.
Kalsiumkarbidin kemiallinen rakenne. Kirjoittaja: Hellbus. Lähde: Wikimedia Commons.
Kiderakenteen SERTIn 2 on johdettu kuutiometriä yksi (kuten että natriumkloridia NaCl), mutta C- 2 2- ioni on pitkänomainen rakenne on vääristynyt ja tulee tetragonaalinen.
nimistö
- Kalsiumkarbidia
- Kalsiumkarbidia
- Kalsiumasetyylidi
ominaisuudet
Fyysinen tila
Kiteinen kiinteä aine, joka puhtaan ollessa väritön, mutta jos se on saastunut muilla yhdisteillä, se voi olla kellertävän valkoinen tai harmahtava tai musta.
Kalsiumkarbidi CaC 2 epäpuhtauksilla. Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Lähde: Wikimedia Commons.
Molekyylipaino
64,0992 g / mol
Sulamispiste
2160 ° C
Kiehumispiste
CaC 2 kiehuu lämpötilassa 2300ºC hajoamalla. Kiehumispiste on mitattava inertissä ilmakehässä, ts. Ilman happea tai kosteutta.
Tiheys
2,22 g / cm 3
Kemiallisia ominaisuuksia
Kalsiumkarbidi reagoi veden kanssa asetyleeni HC≡CH: n ja kalsiumhydroksidin Ca (OH) 2 muodostamiseksi:
SERTIn 2 + 2 H 2 O → HC≡CH + Ca (OH) 2
Asetyleeni on palavaa, joten CaC 2 voi olla palava kosteuden ollessa läsnä. Kuitenkin, kun se on kuiva, niin ei ole.
Kalsiumkarbidia SERTIn 2 kanssa vesi muodostaa asetyleenin HC≡CH, helposti syttyvä yhdiste. Kristina Kravets / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Lähde: Wikimedia Commons.
Kalsiumkarbidia reagoi typen N 2, jolloin muodostuu kalsiumsyaaniamidin CaCN 2:
SERTIn 2 + N 2 → CaCN 2 + C
Saada
Kalsiumkarbidia tuotetaan teollisesti sähkökaariuunissa alkaen kalsiumkarbonaatin (CaCO 3) ja hiilen (C) seoksesta, joka on altistettu 2000 ° C: n lämpötilaan. Reaktiosta esitetään yhteenveto seuraavasti:
CaCO 3 + 3 C → CaC 2 + CO ↑ + CO 2 ↑
Tai myös:
CaO + 3 C → SERTIn 2 + CO ↑
Sähkökaariuunissa sähkön kaari tuotetaan kahden grafiittielektrodin väliin, jotka kestävät muodostuneita korkeita lämpötiloja. Saadaan kalsiumkarbidia, jonka puhtaus on 80 - 85%.
Sovellukset
Asetyleenin tuotannossa
Teollisesti, reaktio kalsiumkarbidia veden kanssa käytetään tuottamaan asetyleeni C 2 H 2.
SERTIn 2 + 2 H 2 O → HC≡CH + Ca (OH) 2
Tämä on kalsiumkarbidin tärkein käyttö. Joissakin maissa asetyleeni on erittäin arvostettu, koska se mahdollistaa polyvinyylikloridin, joka on eräänlainen muovi, valmistuksen. Lisäksi asetyleeniä hitsataan korkeissa lämpötiloissa.
HC≡CH-asetyleeniliekki metallien hitsaamiseen erittäin korkeissa lämpötiloissa. Kirjoittaja: Shutterbug75. Lähde: Pixabay.
Vähentämällä hiilidioksidipäästöjä
Edelleen saatu saada asetyleeni alkaa CAC 2 (kutsutaan myös "kalsiumkarbidia liete" tai "kalsiumkarbidia tähteet") käytetään, jotta saadaan klinkkeriä tai betoni.
Kalsiumkarbidimallissa on korkea kalsiumhydroksidin (Ca (OH) 2) pitoisuus (noin 90%), jonkin verran kalsiumkarbonaattia (CaCO 3), ja sen pH on yli 12.
Kalsiumkarbidia tähteet voidaan käyttää rakentaminen valmistetaan betonia, mikä vähentää CO: n muodostuksen 2 tällä alalla. Kirjoittaja: Engin Akyurt. Lähde: Pixabay.
Näistä syistä, se voi reagoida SiO 2 tai AI 2 O 3, joka muodostaa vastaava tuote, joka saadaan sementin hydrataation prosessi.
Yksi ihmisen toiminnan, joka tuottaa eniten CO 2 päästöistä on rakennusteollisuus. CO 2 muodostetaan vapautuu kalsiumkarbonaatti reaktion aikana, jolloin muodostuu betoniin.
Käyttämällä kalsiumkarbidia lietteen korvata kalsiumkarbonaattia (CaCO 3) on havaittu vähentävän CO 2 -päästöjä 39%.
Saadaan kalsiumsyanamidia
Kalsiumkarbidia käytetään myös teollisesti kalsiumsyanamidin CaCN 2 saamiseksi.
SERTIn 2 + N 2 → CaCN 2 + C
Kalsiumsyanamidia käytetään lannoitteena, koska maaveden kanssa se muuttuu syanamidiksi H2N = C = N, joka tarjoaa kasveille typpeä, välttämättömän ravintoaine heille.
Metalliteollisuudessa
Kalsiumkarbidia käytetään rikkin poistamiseen seoksista, kuten ferronickelista. CAC 2 sekoitetaan sulan lejeeringin 1550 ° C: ssa Rikki (S) reagoi kalsiumkarbidin kanssa ja tuottaa kalsiumsulfidia CaS ja hiiltä C:
CaC 2 + S → 2 C + CaS
Rikkien poisto suositaan, jos sekoittaminen on tehokasta ja seoksen hiilipitoisuus on alhainen. Kalsiumsulfidi CaS kelluu sulan seoksen pinnalla siitä kohdasta, josta se dekantoidaan ja hävitetään.
Eri käyttötarkoituksissa
Kalsiumkarbidia on käytetty rikin poistamiseen raudasta. Myös polttoaineena teräksen valmistuksessa ja tehokkaana hapettimena.
Sitä käytetään hedelmien kypsymiseen. Asetyleeni tuotetaan kalsiumkarbidista veden kanssa, mikä indusoi hedelmien, kuten banaanien kypsymisen.
Banaanit voidaan kypsyttää käyttämällä kalsiumkarbidia CaC 2. Kirjoittaja: Alexas Fotos. Lähde: Pixabay.
Kalsiumkarbidia käytetään näennäisaseissa aiheuttamaan heille luonteenomaista voimakasta bang-ääntä. Tässä käytetään myös asetyleenin muodostumista, joka räjähtää kipinöllä laitteen sisällä.
CaC 2: ta käytetään signaalien tuottamiseen merellä itsesyttyvissä merivoimien soihdutuksissa.
Lopetettu käyttö
CaC 2: ta on käytetty ns. Kovametallilampuissa. Näiden toiminta koostuu veden tiputtamisesta kalsiumkarbidiin asetyleenin muodostamiseksi, joka syttyy ja antaa tällä tavalla valoa.
Nämä lamput käytettiin hiilikaivoksissa, mutta niiden käyttö on lopetettu, koska läsnä metaanikaasua CH 4 näissä kaivoksissa. Tämä kaasu on syttyvää ja kovametallivalaisimen liekki voi aiheuttaa sen syttymisen tai räjähtää.
CaC 2 -kalsiumkarbidilamppu. SCEhardt / Julkinen. Lähde: Wikimedia Commons.
Niitä käytettiin laajalti liuskekivi-, kupari- ja tinakivikaivoksissa sekä varhaisissa autoissa, moottoripyörissä ja polkupyörissä ajo- tai ajovaloina.
Tällä hetkellä ne on korvattu sähkölampuilla tai jopa LED-lampuilla. Niitä käytetään kuitenkin edelleen Bolivian kaltaisissa maissa Potosín hopeamiinissa.
riskit
Kuiva kalsiumkarbidi CaC 2 ei ole syttyvä, mutta kosteuden ollessa muodostaa nopeasti asetyleenin, mikä se on.
Älä koskaan käytä vettä, vaahtoa, hiilidioksidia tai halogeenisammuttimia tulipalon sammuttamiseksi CaC 2: n läsnäollessa. Hiekkaa tai natriumia tai kalsiumhydroksidia tulisi käyttää.
Viitteet
- Ropp, RC (2013). Ryhmä 14 (C, Si, Ge, Sn ja Pb) maa-alkaliyhdisteet. Kalsiumkarbidit. Maa-alkaliyhdisteiden tietosanakirjassa. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
- Pohanish, RP (2017). C. Kalsiumkarbidi. Sittigin myrkyllisten ja vaarallisten kemikaalien ja karsinogeenien käsikirjassa (seitsemäs painos). Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
- Sun, H. et ai. (2015). Kemiallisesti palaneen kalsiumkarbidijäännöksen ominaisuudet ja sen vaikutus sementin ominaisuuksiin. Materiaalit 2015, 8, 638 - 651. Palautettu osoitteesta ncbi.nlm.nih.gov.
- Nie, Z. (2016). Ekomateriaalien ja elinkaariarviointi. Tapaustutkimus: CO 2 päästöt analyysi kalsiumkarbidia Lietteen Klinkkeri. Vihreän ja kestävän kehityksen mukaisten materiaalien valmistuksessa. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
- Crundwell, FK Et ai. (2011). Sulan Ferronickelin jalostaminen. Rikin poisto. Nikkelin, koboltin ja platinaryhmän metallien uuttometallurgiassa. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
- Tressler, RE (2001). Rakenne- ja lämpörakennekeramiikat. Karbideja. Materiaalitieteen ja tekniikan tietosanakirjassa. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
- Cotton, F. Albert ja Wilkinson, Geoffrey. (1980). Kehittynyt epäorgaaninen kemia. Neljäs painos. John Wiley & Sons.