Struktur, Eigenschaften, Herstellung, Verwendung von Calciumcarbid (CaC2)

Das Calciumcarbid Es ist eine anorganische Verbindung, die aus den Elementen Calcium (Ca) und Kohlenstoff (C) besteht. Seine chemische Formel lautet CaC_zwei. Es ist ein Feststoff, der je nach den darin enthaltenen Verunreinigungen farblos bis gelblich oder grauweiß und sogar schwarz sein kann.

Eine seiner wichtigsten chemischen Reaktionen von CaC_zwei ist was mit Wasser H passiert_zweiOder in denen sich Acetylen-HC≡CH bildet. Aus diesem Grund wird es verwendet, um Acetylen auf industrielle Weise zu erhalten. Aufgrund der gleichen Reaktion mit Wasser wird es verwendet, um Früchte zu reifen, in falschen Waffen und in Flares..

Die CaC-Reaktion_zwei mit Wasser entsteht auch ein nützlicher Schlamm zur Herstellung von Klinker (einem Bestandteil von Zement), der weniger Kohlendioxid (CO) erzeugt_zwei) im Vergleich zu der traditionellen Methode zur Herstellung von Zement.

Mit Stickstoff (N._zwei) Calciumcarbid bildet Calciumcyanamid, das als Dünger verwendet wird. Das CaC_zwei Es wird auch verwendet, um Schwefel aus bestimmten Metalllegierungen zu entfernen.

Vor einiger Zeit das CaC_zwei Es wurde in sogenannten Hartmetalllampen verwendet, aber diese sind nicht mehr sehr verbreitet, weil sie gefährlich sind.

Artikelverzeichnis

• 1 Struktur
• 2 Nomenklatur
• 3 Eigenschaften
  • 3.1 Physikalischer Zustand
  • 3.2 Molekulargewicht
  • 3.3 Schmelzpunkt
  • 3.4 Siedepunkt
  • 3.5 Dichte
  • 3.6 Chemische Eigenschaften
• 4 Erhalten
• 5 Verwendungen
  • 5.1 Bei der Herstellung von Acetylen
  • 5.2 Bei der Reduzierung der CO2-Emissionen
  • 5.3 Bei der Gewinnung von Calciumcyanamid
  • 5.4 In der metallurgischen Industrie
  • 5.5 In verschiedenen Anwendungen
  • 5.6 Nicht mehr verwendet
• 6 Risiken
• 7 Referenzen

Struktur

Calciumcarbid ist eine ionische Verbindung und besteht aus dem Calciumion Ca.^zwei+ und das Carbid- oder Acetylidion C._zwei^zwei-. Das Carbidion besteht aus zwei Kohlenstoffatomen, die durch eine Dreifachbindung verbunden sind.

Die Kristallstruktur von CaC_zwei wird vom kubischen (wie Natriumchlorid NaCl) abgeleitet, jedoch als C-Ion_zwei^zwei- verlängert ist, ist die Struktur verzerrt und wird tetragonal.

Nomenklatur

• Calciumcarbid
• Calciumcarbid
• Calciumacetylid

Eigenschaften

Körperlicher Status

Kristalliner Feststoff, der, wenn er rein ist, farblos ist, aber wenn er mit anderen Verbindungen kontaminiert ist, kann er gelblich weiß oder grau bis schwarz sein.

Molekulargewicht

64,0992 g / mol

Schmelzpunkt

2160 ºC

Siedepunkt

Das CaC_zwei es kocht bei 2300 ºC unter Zersetzung. Der Siedepunkt muss unter einer inerten Atmosphäre gemessen werden, dh ohne Sauerstoff oder Feuchtigkeit..

Dichte

2,22 g / cm³

Chemische Eigenschaften

Calciumcarbid reagiert mit Wasser unter Bildung von Acetylen HC≡CH und Calciumhydroxid Ca (OH)_zwei::

CaC_zwei + 2 h_zweiO → HC≡CH + Ca (OH)_zwei

Acetylen ist brennbar, daher CaC in Gegenwart von Feuchtigkeit_zwei es kann brennbar sein. Wenn es trocken ist, ist es jedoch nicht.

Calciumcarbid reagiert mit Stickstoff N._zwei um Calciumcyanamid CaCN zu bilden_zwei::

CaC_zwei + N._zwei → CaCN_zwei + C.

Erhalten

Calciumcarbid wird industriell in einem Lichtbogenofen ausgehend von einer Mischung aus Calciumcarbonat (CaCO) hergestellt₃) und Kohlenstoff (C), der einer Temperatur von 2000 ° C ausgesetzt ist. Die Reaktion ist wie folgt zusammengefasst:

Dieb₃ + 3 C → CaC_zwei + CO ↑ + CO_zwei↑

Oder auch:

CaO + 3 C → CaC_zwei + CO ↑

In einem Lichtbogenofen wird zwischen zwei Graphitelektroden ein Lichtbogen erzeugt, der den gebildeten hohen Temperaturen standhält. Man erhält ein Calciumcarbid mit einer Reinheit von 80-85%.

Anwendungen

Bei der Herstellung von Acetylen

Industriell wird die Reaktion von Calciumcarbid mit Wasser zur Herstellung von Acetylen C verwendet_zweiH._zwei.

CaC_zwei + 2 h_zweiO → HC≡CH + Ca (OH)_zwei

Dies ist die wichtigste Verwendung von Calciumcarbid. In einigen Ländern wird Acetylen hoch geschätzt, da es die Herstellung von Polyvinylchlorid ermöglicht, einer Art Kunststoff. Zusätzlich wird Acetylen zum Schweißen bei hohen Temperaturen verwendet.

Bei der Reduzierung der CO-Emissionen_zwei

Die Reste werden aus der Gewinnung von Acetylen ausgehend von CaC erhalten_zwei (auch als "Calciumcarbidschlamm" oder "Calciumcarbidrückstände" bezeichnet) werden verwendet, um Klinker oder Beton zu erhalten.

Calciumcarbidschlamm hat einen hohen Gehalt an Calciumhydroxid (Ca (OH))._zwei) (ca. 90%), etwas Calciumcarbonat (CaCO₃) und hat einen pH-Wert von mehr als 12.

Aus diesen Gründen kann es mit SiO reagieren_zwei Oral_zweiODER₃ Bilden eines Produkts ähnlich dem, das durch den Zementhydratationsprozess erhalten wird.

Eine der menschlichen Aktivitäten, die die meisten CO-Emissionen verursacht_zwei Es ist die Bauindustrie. Der CO_zwei wird im Osten erzeugt und löst sich während der Reaktion unter Bildung von Beton von Calciumcarbonat ab.

Verwendung von Calciumcarbidschlamm als Ersatz für Calciumcarbonat (CaCO)₃) hat die CO-Emissionen gesenkt_zwei um 39%.

Bei der Gewinnung von Calciumcyanamid

Calciumcarbid wird auch industriell verwendet, um Calciumcyanamid CaCN zu erhalten_zwei.

CaC_zwei + N._zwei → CaCN_zwei + C.

Calciumcyanamid wird als Dünger verwendet, da es mit dem Bodenwasser in Cyanamid H2N = C = N umgewandelt wird, das Pflanzen mit Stickstoff versorgt, einem essentiellen Nährstoff für sie.

In der metallurgischen Industrie

Calciumcarbid wird verwendet, um Schwefel aus Legierungen wie Ferronickel zu entfernen. CaC wird gemischt_zwei wobei die Legierung bei 1550 ° C geschmolzen ist. Schwefel (S) reagiert mit Calciumcarbid und produziert Calciumsulfid CaS und Kohlenstoff C:

CaC_zwei + S → 2 C + CaS

Die Schwefelentfernung wird bevorzugt, wenn das Mischen effizient ist und der Kohlenstoffgehalt in der Legierung niedrig ist. Das Calciumsulfid CaS schwimmt auf der Oberfläche der geschmolzenen Legierung, von wo aus es dekantiert und verworfen wird..

In verschiedenen Anwendungen

Calciumcarbid wurde verwendet, um Schwefel aus Eisen zu entfernen. Auch als Brennstoff in der Stahlproduktion und als starkes Desoxidationsmittel.

Es wird verwendet, um Früchte zu reifen. Acetylen wird aus Calciumcarbid mit Wasser erzeugt, wodurch die Reifung von Früchten wie Bananen induziert wird..

Calciumcarbid wird in Scheinpistolen verwendet, um das laute Knallgeräusch zu verursachen, das sie kennzeichnet. Hier wird auch die Bildung von Acetylen verwendet, das mit einem Funken im Gerät explodiert.

Das CaC_zwei wird verwendet, um Offshore-Signale in selbstentzündlichen Marinefackeln zu erzeugen.

Nicht mehr verwendet

Das CaC_zwei Es wurde in sogenannten Hartmetalllampen verwendet. Der Betrieb dieser besteht darin, Wasser auf das Calciumcarbid zu tropfen, um Acetylen zu bilden, das sich entzündet und auf diese Weise Licht liefert.

Diese Lampen wurden in Kohlengruben verwendet, aber ihre Verwendung wurde aufgrund der Anwesenheit des Methangases CH eingestellt₄ in diesen Minen. Dieses Gas ist brennbar und kann durch die Flamme der Hartmetalllampe entzündet oder explodiert werden..

Sie wurden häufig in Schiefer-, Kupfer- und Zinnsteinminen sowie in frühen Automobilen, Motorrädern und Fahrrädern als Scheinwerfer oder Scheinwerfer eingesetzt.

Derzeit wurden sie durch elektrische Lampen oder sogar LED-Lampen ersetzt. Sie werden jedoch immer noch in Ländern wie Bolivien in den Silberminen von Potosí eingesetzt.

Risiken

Calciumcarbid CaC_zwei trocken ist es nicht brennbar, aber in Gegenwart von Feuchtigkeit bildet es schnell Acetylen, was es ist.

Ein Feuer in Gegenwart von CaC löschen_zwei Wasser-, Schaum-, Kohlendioxid- oder Halogenlöscher sollten niemals verwendet werden. Es sollte Sand oder Natrium- oder Calciumhydroxid verwendet werden.

Verweise

1. Ropp, R.C. (2013). Erdalkaliverbindungen der Gruppe 14 (C, Si, Ge, Sn und Pb). Calciumcarbide. In der Enzyklopädie der Erdalkaliverbindungen. Von sciencedirect.com wiederhergestellt.
2. Pohanish, R. P. (2017). C. Calciumcarbid. In Sittigs Handbuch für giftige und gefährliche Chemikalien und Karzinogene (Siebte Ausgabe). Von sciencedirect.com wiederhergestellt.
3. Sun, H. et al. (2015). Eigenschaften chemisch verbrannter Calciumcarbidrückstände und deren Einfluss auf die Zementeigenschaften. Materials 2015, 8, 638 & ndash; 651. Von ncbi.nlm.nih.gov wiederhergestellt.
4. Nie, Z. (2016). Ökomaterialien und Ökobilanz. Fallstudie: CO_zwei Emissionsanalyse von Calciumcarbid-Schlammklinker. In der umweltfreundlichen und nachhaltigen Herstellung fortschrittlicher Materialien. Von sciencedirect.com wiederhergestellt.
5. Crundwell, F.K. Et al. (2011). Raffiniertes geschmolzenes Ferronickel. Schwefelentfernung. In der extraktiven Metallurgie von Metallen der Nickel-, Kobalt- und Platingruppe. Von sciencedirect.com wiederhergestellt.
6. Tressler, R.E. (2001). Struktur- und Thermostrukturkeramik. Karbide. In der Encyclopedia of Materials Science and Technology. Von sciencedirect.com wiederhergestellt.
7. Cotton, F. Albert und Wilkinson, Geoffrey. (1980). Fortgeschrittene Anorganische Chemie. Vierte Edition. John Wiley & Sons.