Калциум карбид

Од Википедија — слободната енциклопедија
Калциум карбид
Претпочитано име по МСЧПХ:

Калциум ацетилид

Систематско име Калциум етиндиид
Други називи

Калциум перкарбид
Калциум карбид
Калциум дикарбид

Назнаки
75-20-7 Ок
ChemSpider 6112 Ок
EC-број 200-848-3
3Д-модел (Jmol) Слика
PubChem 6352
UNII 846WNV4A5F Ок
Својства
Хемиска формула
Моларна маса 0 g mol−1
Изглед Бел прав до сиви/црни кристали
Густина 2.22 g/cm3
Точка на топење
Точка на вриење
Брза хидролиза
Структура
Кристална структура Тетрагонална (I фаза)
Моноклинична (II фаза)
Моноклиничка (III фаза)
I4/mmm (I фаза)
C2/c (II фаза)
C2/m (III фаза)
6
Термохемија
Ст. енталпија на
формирање ΔfHo298 		−63 kJ·mol−1
Стандардна моларна
ентропија So298 		70 J·mol−1·K−1
Опасност
Безбедност при работа:
Главни опасности
 Реагира со вода со ослободување ацетилен гас[1]
GHS-ознаки:
Пиктограми
 GHS02: ЗапаливоGHS05: Разјадливо
Сигнални зборови
 Опасен
Изјави за опасност
 H260
NFPA 704
1
4
2
305 °C (581 °F; 578 K) (acetylene)
Дополнителни податоци
 Ок(што е ова?)  (провери)
Освен ако не е поинаку укажано, податоците се однесуваат на материјалите во нивната стандардна состојба (25 °C, 100 kPa)
Наводи

Калциум карбид, исто така познат како калциум ацетилид — хемиско соединение со хемиска формула CaC2. Неговата главна индустриска употреба е во производството на ацетилен и калциум цијанамид. [2]

Чистиот материјал е безбоен, додека парчињата калциум карбид од технички квалитет се сиви или кафеави и се состојат од околу 80-85% од CaC2 (остатокот е CaO (калциум оксид), Ca3P2 (калциум фосфид), CaS (калциум сулфид), Ca3N2 (калциум нитрид), SiC (силициум карбид) итн.). Во присуство на влага во трагови, калциум карбид од технички квалитет испушта непријатен мирис кој потсетува на лук. [3]

Примените на калциум карбид вклучуваат производство на гас ацетилен, производство на ацетилен во карбидни светилки, производство на хемикалии за ѓубрива и производство на челик.

Производство[уреди | уреди извор]

Калциум карбид се произведува индустриски во електрична лачна печка од мешавина од вар и кокс на приближно 2,200 °C (3,990 °F) . Ова е ендотермна реакција која бара 110 килокалории по мол [4] и високи температури за да се исфрли јаглерод моноксидот. Овој метод не е променет од неговиот пронајдок во 1892 година:

CaO + 3 C → CaC 2 + CO

Високата температура потребна за оваа реакција практично не е остварлива со традиционално согорување, па реакцијата се изведува во печка со електричен лак со графитни електроди. Произведениот карбид производ обично содржи околу 80% калциум карбид по тежина. Карбидот се дроби за да се добијат мали грутки кои можат да се движат од неколку mm до 50 мм. Нечистотиите се концентрирани во пофините фракции. Содржината на CaC2 на производот се проценува со мерење на количината на ацетилен произведен при хидролиза . Како пример, британските и германските стандарди за содржината на покрупните фракции се 295 L/kg и 300 L/kg соодветно (при притисок од 101 kPa и 20 °C (68 °F) температура). Нечистотиите присутни во карбидот вклучуваат фосфид (фосген), кој произведува фосфин кога се хидролизира.

Оваа реакција била важен дел од индустриската револуција во хемијата и била овозможена во Соединетите Американски Држави како резултат на огромните количини на евтина хидроелектрична енергија произведена на Нијагарските Водопади пред почетокот на 20 век. [5] Методот на печка со електричен лак бил откриен во 1892 година од Т.Л. Вилсон, а независно во истата година од Х. Моасан . [6] [7] [8] Во Јајце, Босна и Херцеговина, австрискиот индустријалец д-р Јозеф Кранц и неговата компанија „Bosnische-Elektrizitäts AG“, чиј наследник подоцна станал „Elektro-Bosna“, ја отвориле најголемата хемиска фабрика за производство на калциум карбид во тоа време во Европа. во 1899 година, хидроцентрала на реката Плива со инсталирана моќност од 8 MW била изградена за снабдување со електрична енергија за фабриката, прва електрана од ваков вид во Југоисточна Европа, и почнала да работи на 24 март 1899 година [9]

Кристална структура[уреди | уреди извор]

Чистиот калциум карбид е безбојна цврстина. Вообичаената кристална форма на собна температура е искривена структура на камен-сол со C22 − единиците кои лежат паралелно. [10] Постојат три различни полиморфи кои се појавуваат на собна температура: тетрагоналната структура и две различни моноклинични структури.

Апликации[уреди | уреди извор]

Производство на ацетилен[уреди | уреди извор]

Реакцијата на калциум карбид со вода, произведувајќи ацетилен и калциум хидроксид, била откриена од Фридрих Волер во 1862 година.

CaC2 (s) + 2H 2 O ( aq ) → C 2 H 2 ( g ) + Ca(OH) 2 (aq)

Оваа реакција била основа на индустриското производство на ацетилен и е главната индустриска употреба на калциум карбид.

Денес, ацетиленот главно се произведува со делумно согорување на метан или се појавува како пропратен производ во етиленскиот тек од пукање на јаглеводороди. На овој начин годишно се произведуваат приближно 400.000 тони (види Подготовка на ацетилен).

Во Кина, ацетиленот добиен од калциум карбид останува суровина за хемиската индустрија, особено за производство на поливинил хлорид. Локално произведениот ацетилен е поекономичен од употребата на увезено масло. [11] Производството на калциум карбид во Кина се зголемува. Во 2005 година производството било 8,94 милиони тони, со капацитет за производство на 17 милиони тони. [12]

Во САД, Европа и Јапонија, потрошувачката на калциум карбид генерално се намалува. [13] Нивоата на производство во САД во текот на 1990-тите било 236.000 тони годишно. [10]

Производство на калциум цијанамид[уреди | уреди извор]

Калциум карбид реагира со азот на висока температура за да формира калциум цијанамид:

CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C

Попознат како нитролим, калциум цијанамидот се користи како ѓубриво. Се хидролизира до цијанамид, H2 NCN.

Производство на челик[уреди | уреди извор]

Калциум карбид се користи:

  • при десулфуризација на железо (сурово железо, леано железо и челик)
  • како гориво во производството на челик за да се прошири односот на отпадот до течното железо, во зависност од економијата.
  • како моќен деоксидатор во постројките за третман на канти.

Карбидни светилки[уреди | уреди извор]

Запалена светилка со карбид

Калциум карбид се користи во карбидни светилки. Водата која капе на карбид произведува ацетилен гас, кој гори и произведува светлина. Додека овие светилки давале постабилна и посветла светлина од свеќите, тие биле опасни во рудниците за јаглен, каде што запаливиот гас метан ги направил сериозна опасност. Присуството на запаливи гасови во рудниците за јаглен довело до безбедносни светилки на рударите, како што е Дејвидовата светилка, во која жичената газа го намалува ризикот од палење на метан. Карбидните светилки сè уште се користиле интензивно во рудници за аргилошист, бакар и калај каде што метанот не е сериозна опасност. Повеќето рударски светилки денес се заменети со електрични светилки.

Карбидните светилки сè уште се користат за рударство во некои помалку богати земји, на пример во рудниците за сребро во близина на Потоси, Боливија. Карбидните светилки, исто така, сè уште се користат од некои пештери кои истражуваат пештери и други подземни области, [14] иако тие се повеќе се заменуваат во оваа употреба со LED светилки.

Карбидните светилки исто така се користеле интензивно како фарови во раните автомобили, мотоцикли и велосипеди, но биле целосно заменети со електрични светилки. [15]

Други употреби[уреди | уреди извор]

Калциум карбидот понекогаш се користи како извор на ацетилен, кој како гасот етилен е средство за зреење. [16] Сепак, ова е нелегално во некои земји бидејќи, при производството на ацетилен од калциум карбид, контаминацијата често доведува до производство на траги на фосфин и арсин. [17] [18] Овие нечистотии може да се отстранат со поминување на гасот ацетилен низ закиселениот раствор на бакар сулфат, но, во земјите во развој, оваа мерка на претпазливост често се занемарува.

Калциум карбидот се користи во топови за играчки како што е топот Биг Бенг, како и во топови од бамбус. Во Холандија, калциум карбидот се користи околу Нова година за да се пука со млечни жлебови. [19]

Калциум карбид, заедно со калциум фосфид, се користи во пловечки, самозапалливи поморски сигнали, како што се оние произведени од Здружението за заштита на морскиот живот на Холмс.

Калциум карбид се користи за одредување на содржината на влага во почвата. Кога почвата и калциум карбидот се мешаат во цилиндар со затворен притисок, содржината на вода во почвата реагира со калциум карбид за да се ослободи ацетилен чиј притисок може да се мери за да се одреди содржината на влага. [20] [21]

Калциум карбид се продава комерцијално како средство за заштита од кртови. [22] Кога ќе дојде во контакт со вода, произведениот гас ги брка. [23]

Наводи[уреди | уреди извор]

  1. ↑ NFPA Hazard Rating Information for Common Chemicals. Northeastern University
  2. ↑ Patnaik, Pradyot (2003). Handbook of Inorganic Chemical Compounds. McGraw-Hill. ISBN 0-07-049439-8.
  3. ↑ Vincoli, Jeffrey Wayne (25 November 1996). Risk Management for Hazardous Chemicals. CRC Press. стр. 429. ISBN 978-1-56670-200-3.
  4. ↑ Calculated from data in the CRC Handbook of Chemistry and Physics.
  5. ↑ Freeman, Horace (1919). „Manufacture of Cyanamide“. The Chemical News and the Journal of Physical Science. 117: 232.
  6. ↑ Morehead, J. T. and de Chalmot, G. (1896). „The Manufacture of Calcium Carbide“. Journal of the American Chemical Society. 18 (4): 311–331. doi:10.1021/ja02090a001.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
  7. ↑ Moissan, H. (1892). „Chimie Minérale – Description d'un nouveau four électrique“. Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences. 115: 1031.
  8. ↑ Renouf, Edward (1899). „The use of Acetylene“. Popular Science Monthly: 335–347.
  9. ↑ „Zgrada Prve hidrocentrale na Balkanu - Komisija za očuvanje nacionalnih spomenika“. old.kons.gov.ba (српскохрватски). KONS. Посетено на 15 March 2019.
  10. ↑ 10,0 10,1 Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2. изд.). Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419.
  11. ↑ Dun, Ya (2006-01-23). „Troubles in the PVC industry“. Hong Kong Trade Development Council. Архивирано од изворникот на 2007-12-28.
  12. ↑ „Government takes measures to curb development of calcium carbide sector“. China Daily via BusyTrade.com. 2007-05-16. Архивирано од изворникот на 2007-02-11.
  13. ↑ Lacson, Jamie; Schlag, Stefan; Toki, Goro (December 2004). „Calcium Carbide“. SRI Consulting.
  14. ↑ „Caving equipment and culture (from Te Ara Encyclopedia of New Zealand)“.
  15. ↑ Clemmer, Gregg (1987). American Miners' Carbide Lamps: A Collectors Guide to American Carbide Mine Lighting. Westernlore Publications.
  16. ↑ Abeles, F. B. and Gahagan, H. E. III (1968). „Abscission: The Role of Ethylene, Ethylene Analogues, Carbon Dioxide, and Oxygen“. Plant Physiol. 43 (8): 1255–1258. doi:10.1104/pp.43.8.1255. PMC 1087003. PMID 16656908.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
  17. ↑ „Bet on it. Your mango is ripened using carbide“. dna (англиски). 2013-05-18. Посетено на 2018-08-25.
  18. ↑ „Eating Artificially Ripened Fruits is Harmful“.
  19. ↑ „Carbidschieten wordt feest“ (холандски). Algemeen Dagblad. 2016-12-24.
  20. ↑ Singh, Randhir (17 December 2008). „Determining Water Content In Soil – Calcium Carbide Method“. Civil Engineering Portal. Посетено на 7 September 2020.
  21. ↑ ASTM International. „ASTM D4944-18, Standard Test Method for Field Determination of Water (Moisture) Content of Soil by the Calcium Carbide Gas Pressure Tester“. ASTM International. Посетено на 7 September 2020.
  22. ↑ du Bois, T.M.E. (20 February 2014). „Molehill Mayhem“. стр. 21. Архивирано од изворникот на 2022-03-25. Посетено на 2023-03-03.
  23. ↑ „How to Get Rid of Yard Moles With Carbide“. mysunnylawn.com.

Надворешни врски[уреди | уреди извор]

Нормативна контрола
Преземено од „https://mk.wikipedia.org/w/index.php?title=Калциум_карбид&oldid=4952626“