| Карбид кальция | |
 |
|
  |
|
| Общие | |
|---|---|
| Систематическое наименование | Кальция карбид |
| Химическая формула | CaC2 |
| Физические свойства | |
| Состояние (ст. усл.) | твёрдое |
| Молярная масса | 64.099 г/моль |
| Плотность | 2.22 г/см³ |
| Термические свойства | |
| Температура плавления | 2160 °C |
| Температура кипения | 2300 °C |
| Структура | |
| Координационная геометрия | 6 |
| Кристаллическая структура | Тетрагональная |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | 75-20-7 |
Карби́д ка́льция (углеро́дистый ка́льций, ацетилени́д кальция) — CaC2 — в чистом виде белое кристаллическое вещество. Соединение кальция с углеродом.
История получения
Впервые получен в 1862 г. Ф. Вёлером нагреванием сплава цинка и кальция с углём.
Получение
В настоящее время получают прокаливанием в электрических печах (температура 1900—1950 °C) смеси оксида кальция с коксом.
Полученный таким образом технический продукт имеет грязную окраску вследствие загрязнения углём и другими красящими примесями. Он содержит также примеси фосфида и сульфида кальция, вследствие чего такой карбид кальция и полученный из него ацетилен имеют неприятный запах.
Свойства
При соединении с водой разлагается, образуя ацетилен и гидроксид кальция (гашеную известь).
- CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2
Применение
Карбид кальция широко применяют в технике для производства ацетилена, цианамида кальция (при нагревании с азотом), а также для восстановления щелочных металлов.
См. также
- Карбидная лампа
|
|
В этой статье не хватает ссылок на источники информации.
Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. |
|
Соединения кальция |
|---|
|
Алюминаты кальция (mCaO·nAl2O3) • Алюмогидрид кальция (Ca[AlH4]2) • Амид кальция (Ca(NH2)2) • Арсенат кальция (Ca3(AsO4)2) • Ацетат кальция ((CH3COO)2Ca) • Бисульфид кальция (Ca(HS)2) • Борат кальция (Ca3(BO3)2) • Бромид кальция (CaBr2) • Вольфрамат кальция (CaWO4) • Гексаборид кальция (CaB6) • Гексафторсиликат кальция (CaSiF6) • Гидрид кальция (CaH2) • Гидроксид кальция (Ca(OH)2) • Гидроортофосфат кальция (CaHPO4) • Гипофосфит кальция (Ca(PH2O2)) • Гипохлорит кальция (Ca(ClO)2) • Глицерофосфат кальция (C3H7CaO6P) • Глюконат кальция (C12H22CaO14) • Дигидрокарбонат кальция (Ca(HCO3)2) • 2,5-дигидроксибензолсульфонат кальция (C12H10CaO10S2) • Дигидроортофосфат кальция (Ca(H2PO4)2) • Иодат кальция (Ca(IO3)2) • Иодид кальция (CaI2) • Карбид кальция (CaC2) • Карбонат кальция (CaCO3) • Моносилицид кальция (CaSi) • Нитрат кальция (Са(NО3)2) • Нитрид кальция (Ca3N2) • Оксалат кальция (СаС2О4) • Оксид кальция (CaO) • Ортофосфат кальция (Ca3(PO4)2) • Перманганат кальция (Ca(MnO4)2) • Пероксид кальция (CaO2) • Пирофосфат кальция (Ca2P2O7) • Силикат кальция (CaSiO3) • Силицид дикальция (Ca2Si) • Силицид кальция (CaSi2) • Сульфат кальция (CaSO4) • Сульфид кальция (CaS) • Сульфит кальция (CaSO3) • Тетрагидроалюминат кальция (Ca(AlH4)2) • Титанат кальция (CaTiO3) • Триметафосфат кальция (Ca3(P3O9)2) • Флюорит (CaF2) • Формиат кальция (Ca(HCOO)2) • Фосфид кальция (Ca3P2) • Фторид кальция (CaF2) • Хлорат кальция (Ca(ClO3)2) • Хлорид кальция (CaCl2) • Хлорная известь (Ca(Cl)OCl) • Хромат кальция (CaCrO4) • Цианамид кальция (CaCN2) • Цианид кальция (Ca(CN)2) • Цитрат кальция (Ca3(C6H5O7)2) • |
Содержание
- История получения
- Получение
- Физические свойства
- Химические свойства
- Внешний вид и характеристики технического карбида кальция
- Область применения карбида кальция
- Физиологическое действие
Карбид кальция — CaC2 — в чистом виде белое кристаллическое вещество. Бинарное неорганическое соединение кальция с углеродом.
| Карбид кальция | |
|---|---|
| Общие | |
| Систематическое наименование |
Кальция карбид |
| Традиционные названия | Ацетиленид кальция; углеродистый кальций |
| Хим. формула | CaC2 |
| Рац. формула | CaC2 |
| Физические свойства | |
| Состояние | твёрдое |
| Молярная масса | 64,0994 (±0,004) г/моль |
| Плотность | 2,22 г/см³ |
| Термические свойства | |
| Температура | |
| • плавления | 2160 °C |
| • кипения | 2300 °C |
| Структура | |
| Координационная геометрия | 6 |
| Кристаллическая структура | Тетрагональная |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | 75-20-7 |
| PubChem | 6352 |
| Рег. номер EINECS | 200-848-3 |
| SMILES |
[C-]#[C-].[Ca+2] |
| InChI |
1S/C2.Ca/c1-2;/q-2;+2 UIXRSLJINYRGFQ-UHFFFAOYSA-N |
| RTECS | EV9400000 |
| ChemSpider | 6112 |
| Безопасность | |
| NFPA 704 |
История получения
Впервые получен в 1861 году Фридрихом Вёлером нагреванием сплава цинка и кальция с углём.
Получение
В настоящее время получают прокаливанием в электрических печах (температура 1900—1950 °C) смеси оксида кальция с коксом.
Полученный таким образом технический продукт имеет чисто-черный цвет вследствие загрязнения углём и другими красящими примесями. Он содержит также примеси фосфида и сульфида кальция, вследствие чего такой карбид кальция и полученный из него ацетилен имеют неприятный запах.
Физические свойства
- Бесцветные тетрагональные кристаллы.
- Плотность: 2,2 (+20 °C, г/см3).
- Удельная теплоёмкость при постоянном давлении (в Дж/г·K): 0,92 (+20—325 °C).
- Стандартная энтальпия образования ΔfH (298 К, кДж/моль): −62,8 (т).
- Стандартная энергия Гиббса образования ΔfG (298 К, кДж/моль): −67,8 (т).
- Стандартная энтропия образования S (298 К, Дж/моль·K): 70,3 (т).
- Стандартная мольная теплоёмкость Cp (298 К, Дж/моль·K): 62,34 (т).
- Энтальпия плавления ΔHпл (кДж/моль): 32,2.
- Карбид кальция имеет резкий чесночный запах.
Химические свойства
При взаимодействии c водой карбид кальция гидролизуется с образованием ацетилена и гидроксида кальция (гашёной извести):
Представленная выше реакция является экзотермической. Следует иметь в виду, что реакция карбида кальция с водой протекает очень бурно. При нарушении правил техники безопасности при проведении этой реакции возможно получение травм и ожогов.
Внешний вид и характеристики технического карбида кальция
Карбид кальция получают сплавлением в электрических печах кокса и негашеной извести. Расплавленный карбид кальция выпускается из печи в специальные формы — изложницы, в которых он затвердевает. Застывший карбид кальция дробится и сортируется на куски определённых размеров.
Технический карбид кальция представляет собой твёрдое кристаллическое вещество. По внешнему виду карбид кальция представляет собой твёрдое вещество тёмно-серого или коричневого цвета. Он даёт кристаллический излом серого цвета с различными оттенками в зависимости от чистоты. Карбид кальция жадно поглощает воду. При взаимодействии с водой даже на холоде карбид кальция разлагается с бурным выделением ацетилена и большого количества тепла. Из за содержания примесей при добавлении воды выделяется неприятный запах. Разложение карбида кальция происходит и под влиянием атмосферной влаги.
По ГОСТ 1460-56 установлены следующие размеры (грануляция) кусков карбида кальция: 2×8; 8×15; 15×25; 25×80. Технический карбид кальция содержит до 80 % химически чистого карбида кальция, остальное составляют примеси — негашеная известь, углерод, кремнекислота и другое.
Область применения карбида кальция
Карбид кальция используют при проведении автогенных работ и освещения, а также в производстве ацетиленовой сажи и продуктов органического синтеза, из которых главным является синтетический каучук.
Карбид кальция применяют в производстве цианамида кальция, из которого получают удобрения, цианистые соединения. Карбид кальция используют для получения карбидно-карбамидного регулятора роста растений, изготовления порошкового карбидного реагента.
Из 1 кг технического карбида получается от 235 до 285 л ацетилена в зависимости от его сорта и грануляции: чем чище и крупнее карбид кальция, тем большее количество ацетилена он даёт при разложении.
Для разложения 1 кг карбида кальция теоретически требуется 0,56 л воды. Практически берут от 5 до 20 л воды с целью лучшего охлаждения ацетилена и обеспечения безопасности при работе. Скорость разложения карбида кальция водой зависит от его чистоты, грануляции, температуры и чистоты воды. Чем чище карбид кальция, меньше размер его кусков, выше температура и чище вода, тем больше скорость.
Физиологическое действие
- Среди всех неорганических производных кальция CaC2 очень ядовит.
- По степени воздействия на организм человека карбид кальция относится к 1-му классу опасности согласно ГОСТ 12.1.007.
- Попадание карбида кальция внутрь организма также является опасным.
- Пыль карбида кальция оказывает раздражающее действие на кожу, слизистые оболочки органов дыхания.
- Карбид кальция CaC2 чрезвычайно опасен для окружающей среды.
Карбид кальция имеет резкий чесночный запах и сильно поглощает воду. Его плотность повышается с увеличением количества примесей и изменяется в пределах 2,22-2,8 г/см3. Молекулярная масса — 64,102. Технический карбид кальция выпускают по ГОСТ 1460.
Содержание
- История получения
- Получение
- Гидролиз
- Количество воды необходимое для реакции
- Параметры влияющие на скорость реакции
- Карбид кальция плюс азот
- Карбид кальция плюс водород
- Хранение
- Карбид кальция
- химическое соединение кальция с углеродом, в чистом виде представляющее собой белое кристаллическое вещество. Химическая формула — СаС2
- Технический карбид кальция
- твердый кускообразный материал, цвет излома которого меняется в зависимости от содержания карбида кальция. При содержании 60-75% СаС2 — имеет излом серого цвета, переходящий в фиолетовый при более высоком содержании CaC2. Высокопроцентный (80% СаС2 и выше) — имеет окраску от светло-коричневого до голубовато-черного.
История получения карбида кальция
Карбид кальция был получен случайно в 1862 г. Немецкий химик Фридрих Вёлер (Friedrich W?hler) при попытке выделения металлического кальция из извести (карбоната кальция СаСО3) путем длительного прокаливания смеси, состоящей из извести и угля, получил массу сероватого цвета, в которой не обнаружил признаков металла. Как результат неудавшегося эксперимента он выбросил эту массу на свалку во дворе. Во время дождя лаборант заметил выделение какого-то газа из выброшенной массы. Это заинтересовало Фридриха Вёлера, он провел анализ газа и установил, что это ацетилен (С2Н2), ранее открытый Эдмундом Дэви (Edmund Davy), в 1836 г.
Однако имя этому газу присвоил французский химик Пьер Эжен Марселен Бертло (Marcellin Berthelot) после того, как в 1863 году получил ацетилен, пропуская водород над раскалёнными электрической дугой графитовыми электродами.
Томас Уилсон (Thomas Leopold «Carbide» Willson) в 1888 году и Фердинанд Фредерик Анри Муассан (Ferdinand Frederic Henri Moissan) в 1892 независимо друг от друга открыли метод получения карбида кальция в дуговой электропечи, что послужило толчком для дальнейшего развития промышленного получения технического карбида кальция.
В России первые заводы по изготовлению карбида кальция были построены акционерным обществом «Перун» в 1908 г. в Земковицах, а в 1910 г. в Петербурге. В 1914 г. на этом заводе работали две карбидные печи мощностью по 500 кВт и две печи по 900 кВт.
В 1917 г. при Макеевском металлургическом заводе была построена установка с электропечью мощностью 1800 кВт. Почти одновременно на заводе в Баку для нужд нефтепромышленности и на Аллавердском медеплавильном заводе также были пущены карбидные печи.
В 1930 г. был построен и пущен первый большой карбидный завод в Растяпино (ныне г. Дзержинск Нижегородской области). На этом заводе карбид кальция впервые стал выпускаться не только как товарный продукт, но и для получения цианамида кальция.
Получение карбида кальция
Технический карбид кальция получают в результате взаимодействия обожженной извести (СаО) с коксом (3С) или антрацитом в электрических печах при температуре 1900-2300°С. Шихту, состоящую из смеси кокса или антрацита и извести в определенной пропорции, загружают в электропечь, шихта расплавляется, при этом происходит эндотермическая химическая реакция (с поглощением тепла) по формуле:
СаО+3С = СаС2+СО -108 ккал/моль
Таким образом, для получения 1 т карбида кальция требуется:
- 4000 кг извести
- 600 кг кокса
- 1965 кВт·ч электроэнергии
Однако вследствие значительных потерь энергии в карбидных печах практически для получения 1 т технического карбида кальция расходуется от 2800 до 3700 кВт·ч в зависимости от мощности печи. Если мощность печи меньше 1000 кВт, то расход электроэнергии может достичь 4000 кВт·ч/т и более.
Расплавленный карбид кальция сливают из печи в специальные изложницы, в которых он остывает и затвердевает. После затвердевания его дробят в щековых дробилках и сортируют в решетчатых барабанах на куски различной величины от 2 до 80 мм.
Выход кусков различных размеров при дроблении приведен ниже:
| Грануляция, мм | 25-80 | 15-25 | 8-15 | 2-8 | до 2 |
|---|---|---|---|---|---|
| Выход, % | 66-80 | 8-10 | 6-14 | 4,5-6,5 | 1,5-3,0 |
Товарным карбидом кальция считается грануляцией от 2 до 100 мм. Карбидная пыль, получающаяся при дроблении, непригодна для нормальных ацетиленовых генераторов из-за слишком энергической реакции с водой, перегрева и опасности взрыва.
Зависимость удельного веса технического карбида кальция от содержания в нем СаС2, приведена в таблице ниже:
| Содержание СаС2 в техническом карбиде, % | 80 | 75 | 70 | 65 | 60 | 55 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Удельный вес технического карбида | 2,32 | 2,37 | 2,41 | 2.45 | 2,49 | 2,53 |
Технический карбид кальция, получаемый в электропечах, содержит ряд примесей, попадающих в него из исходных материалов, которыми пользуются при его производстве. Средний химический состав применяемого для сварки:
| Компонент | Содержание, % (по массе) |
|---|---|
| Карбид кальция (СаС2) | 72,5 |
| Известь (СаО) | 17,3 |
| Окись магния (MgO) | 0,4 |
| Окись железа (Fe2O3) и окись алюминия (Al2O3) | 2,5 |
| Окись кремния (SiO2) | 2,0 |
| Сера (S) | 0,3 |
| Углерод (С) | 1,0 |
| Другие примеси | 4,0 |
Как видно из приведенного состава, основной примесью является известь.
Примеси, содержащиеся в исходных материалах, применяемых для производства, ухудшают его качество. Особенно вредными примесями являются фосфор и сера, которые переходят в карбид кальция в виде фосфористых и сернистых соединений кальция, а при разложении карбида попадают в ацетилен в виде фосфористого водорода и сероводорода.
Гидролиз или карбид кальция плюс вода
При взаимодействии карбида кальция и воды происходит реакция, которая называется гидролиз. Когда-то гидролиз карбида кальция был основным промышленным способом для получения ацетилена — горючего газа, применяемого при газовой сварке и газовой резке. Еще об одном способе получения можно узнать из статьи о получении ацетилена.
При взаимодействии карбида кальция (CaC2) с водой (H2O) получается газ — ацетилен (C2H2) и гашеная известь (Ca(OH)2), являющаяся отходом. Химическая активность карбида кальция по отношению к воде столь велика, что он разлагается даже кристаллизационной водой, содержащейся в солях.
Экзотермическая реакция (т.е. с выделением тепла) взаимодействия карбида кальция с водой протекает бурно по уравнению:
CaC2+2H2O=C2H2+Ca(OH)2 +30,4 ккал/моль
Тепловой эффект реакции слагается из тепла, выделяемого при взаимодействии с водой карбида кальция и негашеной извести. Взаимодействие извести с водой протекает по уравнению:
СаО+H2O = Ca(OH)2 +15,2 ккал/моль
- Выход ацетилена
- объем ацетилена в литрах, выделяемый при разложении 1 кг карбида, приведенный к 20° и 760 мм рт. ст.
Для разложения 1 кг химически чистого карбида кальция теоретически необходимо 0,562 кг воды, при этом получается 0,406 кг ацетилена (285 л) и 1,156 кг гашеной извести.
Значительный тепловой эффект реакции карбида кальция и опасность перегрева ацетилена заставляют вести процесс с большим избытком воды для охлаждения. Это делает процесс более безопасным. Температура выходящего из генератора ацетилена при этом превышает температуру окружающей среды всего на 10-15°С.
Количество воды необходимое для реакции с карбидом кальция
Минимальное количество воды, необходимое для охлаждения при реакции 1 кг карбида кальция, может быть рассчитано следующим образом.
При разложении 1 кг 70%-го карбида кальция образуется 0,284 кг ацетилена и 1,127 кг гидрата окиси кальция т.е. гашеной извести (принимая содержание окиси кальция в карбиде кальция равным 24%).
Принимаем, что начальная температура воды равна 15° С, а температура в генераторе во время работы равна 60° С. Уравнение теплового баланса для 1 кг карбида кальция выражается следующим образом:
q=q1+q2+q3+q4+q5
где q — количество тепла, выделяющееся при разложении 1 кг 70%-го карбида кальция, равное 397 ккал/кг
q1 — количество тепла, затрачиваемое на нагревание получаемой гашеной извести с 15 до 60°С:
q1= 1,127?(60-15)-0,23= 11,7 ккал
0,23 — средняя теплоемкость гидрата окиси кальция в ккал/кг
q2 — количество тепла, затрачиваемое на нагревание получаемого ацетилена с 15 до 60° С:
q2=0,284?(60-15)-0,336 = 4,3 ккал
0,336 — средняя теплоемкость 1 кг ацетилена в ккал в указанном интервале температур
q3 — тепло, затрачиваемое на испарение воды в количестве 0,034 кг (при 60° С содержание водяных паров, насыщающих ацетилен, полученный из 1 кг карбида кальция, равно 34 г) скрытая теплота парообразования воды — 539 ккал/кг
q3 = 0,034?539+0,034?1?(60-15) -19,9 ккал
q4 — потеря тепла в окружающую среду и на нагревание стенок генератора, она составляет примерно 7% от общего количества выделяющегося тепла:
q4=397?7/100=27,8 ккал
q5 — количество тепла, расходуемое на нагревание воды до температуры 60° С:
q5=q?(q1+q2+q3+q4)=397?(11,7+4,3+19,9+27,8) = 336,3 ккал
Искомый минимальный безопасный объем воды равен:
V=q5/(60-15)?1=336,3/45?7,5 л
Так как 1 м3 ацетилена при абсолютном давлении 1 кгс/мм2 и 20°С весит 1,09 кг, следовательно, из 1 кг химически чистого карбида кальция теоретически можно получить 0,406/1,09 = 0,3725 м3, или 372,5 л ацетилена.
Как уже говорилось выше, технический карбид кальция обычно содержит не более 70-80% CaC2. Поэтому из 1 кг технического карбида кальция можно получить от 230 до 280 л ацетилена.
Если учесть потери ацетилена на растворение в воде и продувку ацетиленового генератора, то для получения 1 м3 (1000 дм3) ацетилена практически приходится расходовать 4,3-4,5 кг карбида кальция. Более точные данные о фактическом выходе ацетилена в зависимости от количества примесей (сорта) и размеров «кусков» (грануляции) указаны в ГОСТ 1460.
Параметры влияющие на скорость реакции с водой
Чем меньше размеры кусков, тем быстрее происходит реакция карбида кальция с водой.
Карбид кальция размером 50?80 мм разлагается полностью в течение 13 мин, а размером 8?15 мм — в течение 6,5 мин.
При величине кусков менее 2 мм карбид кальция считается отходом и называется карбидной пылью. Карбидная пыль разлагается практически мгновенно. При взаимодействии с водой реакция карбидной пыли происходит на поверхности воды и выделяемое тепло не может быть быстро отведено. Это приводит к повышению температуры в зоне реакции и перегреву частиц карбида и выделяющегося ацетилена. При этом особенно опасно присутствие воздуха, так как быстро достигается температура воспламенения ацетилено-воздушной смеси. Поэтому карбидную пыль нельзя применять в обычных ацетиленовых генераторах, рассчитанных для работы на кусковом карбиде кальция, так как это может вызвать взрыв ацетилена в генераторе. Для разложения карбидной пыли применяют генераторы специальной конструкции.
Чем выше температура воды, тем быстрее идет реакция карбида кальция. Если вода сильно загрязнена гашеной известью, образующейся при реакции карбида кальция, то реакция замедляется.
При разложении неподвижного карбида кальция в недостаточном количестве воды куски его могут покрываться коркой гашеной извести и сильно перегреваться, при этом может иметь место реакция:
СаС2+Ca(ОН)2 = C2H2+2СаО
В этом случае реакция карбида кальция происходит за счет отнятия влаги, содержащейся в гашеной извести. В результате повышается плотность корки, что приводит к еще большему перегреву. Поэтому непрерывное удаление извести из зоны реакции имеет большое значение, так как перегрев может привести к взрыву ацетилено-воздушной смеси или вызвать взрывчатый распад ацетилена.
Если производить разложение одинаковых количеств карбида кальция различными постепенно уменьшающимися количествами воды, то температура получаемой смеси ацетилен — водяной пар будет соответственно повышаться. При температуре около 90°С почти все тепло (за исключением тепла, затрачиваемого на нагревание ацетилена и карбидного ила) расходуется на образование водяного пара. Эти условия реакции соответствуют процессу, при котором получается сухой гидрат окиси кальция, поскольку вся вводимая в реакцию вода расходуется на разложение карбида и образование водяного пара.
При погружении карбида кальция в воду процесс разложения протекает также весьма неравномерно: вначале реакция идет очень активно с бурным выделением ацетилена, а затем скорость реакции уменьшается. Это объясняется уменьшением поверхности кусков и тем, что они покрываются коркой извести, препятствующей свободному доступу воды.
При перемешивании воды с находящимся в ней карбидом кальция реакция происходит быстрее и равномернее.
Скорость реакции карбида кальция в воде зависит от чистоты карбида кальция и поверхности соприкосновения кусков карбида кальция с водой.
Скорость реакции карбида кальция в воде является весьма важным элементом, характеризующим качество карбида кальция. Для практических целей пользуются понятием продолжительности разложения.
Продолжительностью разложения считают время, в течение которого выделяется 98% от всего количества ацетилена, который может быть выделенным из карбида кальция, так как остаток разлагается очень медленно и не характеризует процесс разложения применительно к условиям работы ацетиленовых генераторов.
В таблице ниже приведены экспериментальные данные о продолжительности разложения карбида кальция в зависимости от размеров его кусков.
| Размеры кусков, мм | Пыль | 2/4 | 5/8 | 8/15 | 15/25 | 25/50 | 50/80 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Продолжительность разложения, мин. | Несколько секунд | 1,17 | 1,65 | 1,82 | 4,23 | 13,5 | 16,6 |
Следует, оговорить, что данные таблицы характеризуют лишь те образцы карбида кальция, с которыми были проведены опыты. Практически могут иметь место значительные отклонения, главным образом в сторону уменьшения скорости реакции.
Скорость разложения в значительной степени зависит от выхода ацетилена из карбида кальция. Чем ниже выход, тем меньше скорость реакции.
На диаграмме ниже показаны изменения в скорости разложения карбида кальция двух сортов с одинаковыми размерами кусков (25/50).
При разложении 1 кг карбида кальция с выходом ацетилена 263 л/кг за первые 3 минуты выделяется 220 л ацетилена, а соответственно при выходе 226 л/кг — только 150 л.
Карбид кальция плюс азот
При температуре 1000°С карбид кальция, взаимодействуя с азотом, образует цианамид кальция. Уравнение реакции имеет следующий вид:
CaC2+N2=CaCN2+C
Эта реакция используется для промышленного производства цианамида кальция. Цианамид кальция применяется в качестве удобрения и как исходный продукт для получения цианидов.
Карбид кальция плюс водород
С водородом карбид кальция вступает в реакцию при температуре выше 2200°С с образованием ацетилена и металлического кальция. При высокой температуре карбид кальция восстанавливает большинство окислов металлов.
Хранение карбида кальция
После того как был получен карбид кальция хранение его допускается в специальных герметичных барабанах и специально оборудованных помещениях, но все это уже рассмотрено в статье о том, где и как хранить карбид кальция.
From Wikipedia, the free encyclopedia
|
|
|
|
| Names | |
|---|---|
| Preferred IUPAC name
Calcium acetylide |
|
| Systematic IUPAC name
Calcium ethynediide |
|
| Other names
Calcium percarbide |
|
| Identifiers | |
|
CAS Number |
|
|
3D model (JSmol) |
|
| ChemSpider |
|
| ECHA InfoCard | 100.000.772 
|
| EC Number |
|
|
PubChem CID |
|
| UNII |
|
|
CompTox Dashboard (EPA) |
|
|
InChI
|
|
|
SMILES
|
|
| Properties | |
|
Chemical formula |
CaC2 |
| Molar mass | 64.099 g/mol |
| Appearance | White powder to grey/black crystals |
| Density | 2.22 g/cm3 |
| Melting point | 2,160 °C (3,920 °F; 2,430 K) |
| Boiling point | 2,300 °C (4,170 °F; 2,570 K) |
|
Solubility in water |
Rapid hydrolysis |
| Structure[1] | |
|
Crystal structure |
Tetragonal (I phase) Monoclinic (II phase) Monoclinic (III phase) |
|
Space group |
I4/mmm (I phase) C2/c (II phase) C2/m (III phase) |
|
Coordination geometry |
6 |
| Thermochemistry | |
|
Std molar |
70 J·mol−1·K−1 |
|
Std enthalpy of |
−63 kJ·mol−1 |
| Hazards | |
| Occupational safety and health (OHS/OSH): | |
|
Main hazards |
Reacts with water to release acetylene gas[2] |
| GHS labelling: | |
|
Pictograms |
 
|
|
Signal word |
Danger |
|
Hazard statements |
H260 |
| NFPA 704 (fire diamond) |
1 4 2
|
|
Autoignition |
305 °C (581 °F; 578 K) (acetylene) |
|
Except where otherwise noted, data are given for materials in their standard state (at 25 °C [77 °F], 100 kPa).
Infobox references |
?)
Calcium carbide, also known as calcium acetylide, is a chemical compound with the chemical formula of CaC2. Its main use industrially is in the production of acetylene and calcium cyanamide.[3]
The pure material is colorless, while pieces of technical-grade calcium carbide are grey or brown and consist of about 80–85% of CaC2 (the rest is CaO (calcium oxide), Ca3P2 (calcium phosphide), CaS (calcium sulfide), Ca3N2 (calcium nitride), SiC (silicon carbide), etc.). In the presence of trace moisture, technical-grade calcium carbide emits an unpleasant odor reminiscent of garlic.[4]
Applications of calcium carbide include manufacture of acetylene gas, generation of acetylene in carbide lamps, manufacture of chemicals for fertilizer, and steelmaking.
Production[edit]
Calcium carbide is produced industrially in an electric arc furnace from a mixture of lime and coke at approximately 2,200 °C (3,990 °F).[5] This is an endothermic reaction requiring 110 kilocalories (460 kJ) per mole[6] and high temperatures to drive off the carbon monoxide. This method has not changed since its invention in 1892:
- CaO + 3 C → CaC2 + CO
The high temperature required for this reaction is not practically achievable by traditional combustion, so the reaction is performed in an electric arc furnace with graphite electrodes. The carbide product produced generally contains around 80% calcium carbide by weight. The carbide is crushed to produce small lumps that can range from a few mm up to 50 mm. The impurities are concentrated in the finer fractions. The CaC2 content of the product is assayed by measuring the amount of acetylene produced on hydrolysis. As an example, the British and German standards for the content of the coarser fractions are 295 L/kg and 300 L/kg respectively (at 101 kPa pressure and 20 °C (68 °F) temperature). Impurities present in the carbide include phosphide (fosgen), which produces phosphine when hydrolysed.[7]
This reaction was an important part of the industrial revolution in chemistry, and was made possible in the United States as a result of massive amounts of inexpensive hydroelectric power produced at Niagara Falls before the turn of the 20th century.[8]
The electric arc furnace method was discovered in 1892 by T. L. Willson, and independently in the same year by H. Moissan.[9][10][11] In Jajce, Bosnia and Herzegovina, the Austrian industrialist Dr. Josef Kranz and his «Bosnische-Elektrizitäts AG» company, whose successor later became «Elektro-Bosna», opened the largest chemical factory for the production of calcium carbide at the time in Europe in 1899. A hydroelectric power station on the Pliva river with an installed capacity of 8 MW was constructed to supply electricity for the factory, the first power station of its kind in Southeast Europe, and became operational on 24 March 1899.[12]
Crystal structure[edit]
Pure calcium carbide is a colourless solid. The common crystalline form at room temperature is a distorted rock-salt structure with the C22− units lying parallel.[13] There are three different polymorphs which appear at room temperature: the tetragonal structure and two different monoclinic structures.[1]
Applications[edit]
Production of acetylene[edit]
The reaction of calcium carbide with water, producing acetylene and calcium hydroxide,[5] was discovered by Friedrich Wöhler in 1862.
- CaC2(s) + 2H2O(aq) → C2H2(g) + Ca(OH)2(aq)
This reaction was the basis of the industrial manufacture of acetylene, and is the major industrial use of calcium carbide.
Today acetylene is mainly manufactured by the partial combustion of methane or appears as a side product in the ethylene stream from cracking of hydrocarbons. Approximately 400,000 tonnes are produced this way annually (see Acetylene Preparation).
In China, acetylene derived from calcium carbide remains a raw material for the chemical industry, in particular for the production of polyvinyl chloride. Locally produced acetylene is more economical than using imported oil.[14] Production of calcium carbide in China has been increasing. In 2005 output was 8.94 million tons, with the capacity to produce 17 million tons.[15]
In the United States, Europe, and Japan, consumption of calcium carbide is generally declining.[16] Production levels in the US during the 1990s were 236,000 tons per year.[13]
Production of calcium cyanamide[edit]
Calcium carbide reacts with nitrogen at high temperature to form calcium cyanamide:[5]
- CaC2 + N2 → CaCN2 + C
Commonly known as nitrolime, calcium cyanamide is used as fertilizer. It is hydrolysed to cyanamide, H2NCN.[5]
Steelmaking[edit]
Calcium carbide is used:
- in the desulfurization of iron (pig iron, cast iron and steel)[7]
- as a fuel in steelmaking to extend the scrap ratio to liquid iron, depending on economics.
- as a powerful deoxidizer at ladle treatment facilities.
Carbide lamps[edit]
Calcium carbide is used in carbide lamps. Water dripping on carbide produces acetylene gas, which burns and produces light. While these lamps gave steadier and brighter light than candles, they were dangerous in coal mines, where flammable methane gas made them a serious hazard. The presence of flammable gases in coal mines led to miner safety lamps such as the Davy lamp, in which a wire gauze reduces the risk of methane ignition. Carbide lamps were still used extensively in slate, copper, and tin mines where methane is not a serious hazard. Most miners’ lamps have now been replaced by electric lamps.
Carbide lamps are still used for mining in some less wealthy countries, for example in the silver mines near Potosí, Bolivia. Carbide lamps are also still used by some cavers exploring caves and other underground areas,[17] although they are increasingly being replaced in this use by LED lights.
Carbide lamps were also used extensively as headlights in early automobiles, motorcycles and bicycles, but have been replaced entirely by electric lamps.[18]
Other uses[edit]
Calcium carbide is sometimes used as source of acetylene, which like ethylene gas, is a ripening agent.[19] However, this is illegal in some countries as, in the production of acetylene from calcium carbide, contamination often leads to trace production of phosphine and arsine.[20][21] These impurities can be removed by passing the acetylene gas through acidified copper sulfate solution, but, in developing countries, this precaution is often neglected.
Calcium carbide is used in toy cannons such as the Big-Bang Cannon, as well as in bamboo cannons. In the Netherlands calcium carbide is used around new-year to shoot with milk churns.[22]
Calcium carbide, together with calcium phosphide, is used in floating, self-igniting naval signal flares, such as those produced by the Holmes’ Marine Life Protection Association.
Calcium carbide is used to determine the moisture content of soil. When soil and calcium carbide are mixed in a closed pressure cylinder, the water content in soil reacts with calcium carbide to release acetylene whose pressure can be measured to determine the moisture content.[23][24]
Calcium carbide is sold commercially as a mole repellent.[25] When it comes into contact with water, the gas produced drives moles away.[26]
References[edit]
- ^ a b Konar, Sumit; Nylén, Johanna; Svensson, Gunnar; Bernin, Diana; Edén, Mattias; Ruschewitz, Uwe; Häussermann, Ulrich (2016). «The many phases of CaC2». Journal of Solid State Chemistry. Elsevier BV. 239: 204–213. Bibcode:2016JSSCh.239..204K. doi:10.1016/j.jssc.2016.04.030. ISSN 0022-4596.
- ^ NFPA Hazard Rating Information for Common Chemicals. Northeastern University
- ^ Patnaik, Pradyot (2003). Handbook of Inorganic Chemical Compounds. McGraw-Hill. ISBN 0-07-049439-8.
- ^ Vincoli, Jeffrey Wayne (25 November 1996). Risk Management for Hazardous Chemicals. CRC Press. p. 429. ISBN 978-1-56670-200-3.
- ^ a b c d Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. p. 298. ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ Calculated from data in the CRC Handbook of Chemistry and Physics.
- ^ a b Calcium Carbide[permanent dead link], Bernhard Langhammer, Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley Interscience. (Subscription required)
- ^ Freeman, Horace (1919). «Manufacture of Cyanamide». The Chemical News and the Journal of Physical Science. 117: 232.
- ^ 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.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ^ Moissan, H. (1892). «Chimie Minérale – Description d’un nouveau four électrique». Comptes rendus hebdomadaires des séances de l’Académie des sciences. 115: 1031.
- ^ Renouf, Edward (1899). «The use of Acetylene». Popular Science Monthly: 335–347.
- ^ «Zgrada Prve hidrocentrale na Balkanu — Komisija za očuvanje nacionalnih spomenika». old.kons.gov.ba (in Serbo-Croatian). KONS. Retrieved 15 March 2019.
- ^ a b Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ Dun, Ya (2006-01-23). «Troubles in the PVC industry». Hong Kong Trade Development Council. Archived from the original on 2007-12-28.
{{cite web}}: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link) - ^ «Government takes measures to curb development of calcium carbide sector». China Daily via BusyTrade.com. 2007-05-16. Archived from the original on 2007-02-11.
{{cite news}}: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link) - ^ Lacson, Jamie; Schlag, Stefan; Toki, Goro (December 2004). «Calcium Carbide». SRI Consulting.
- ^ «Caving equipment and culture (from Te Ara Encyclopedia of New Zealand)».
- ^ Clemmer, Gregg (1987). American Miners’ Carbide Lamps: A Collectors Guide to American Carbide Mine Lighting. Westernlore Publications.
- ^ 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.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ^ «Bet on it. Your mango is ripened using carbide». dna. 2013-05-18. Retrieved 2018-08-25.
- ^ «Eating Artificially Ripened Fruits is Harmful».
- ^ «Carbidschieten wordt feest» (in Dutch). Algemeen Dagblad. 2016-12-24.
- ^ Singh, Randhir (17 December 2008). «Determining Water Content In Soil – Calcium Carbide Method». Civil Engineering Portal. Retrieved 7 September 2020.
- ^ 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. Retrieved 7 September 2020.
- ^ du Bois, T.M.E. (20 February 2014). «Molehill Mayhem». p. 21. hdl:1874/290102.
- ^ «How to Get Rid of Yard Moles With Carbide». mysunnylawn.com.
External links[edit]
- Calcium Carbide & Acetylene at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
- Calcium Carbide Manufacturing
- 2008 Material Safety Data Sheet
From Wikipedia, the free encyclopedia
|
|
|
|
|
|
| Names | |
|---|---|
| Preferred IUPAC name
Calcium acetylide |
|
| Systematic IUPAC name
Calcium ethynediide |
|
| Other names
Calcium percarbide |
|
| Identifiers | |
|
CAS Number |
|
|
3D model (JSmol) |
|
| ChemSpider |
|
| ECHA InfoCard | 100.000.772
|
| EC Number |
|
|
PubChem CID |
|
| UNII |
|
|
CompTox Dashboard (EPA) |
|
|
InChI
|
|
|
SMILES
|
|
| Properties | |
|
Chemical formula |
CaC2 |
| Molar mass | 64.099 g/mol |
| Appearance | White powder to grey/black crystals |
| Density | 2.22 g/cm3 |
| Melting point | 2,160 °C (3,920 °F; 2,430 K) |
| Boiling point | 2,300 °C (4,170 °F; 2,570 K) |
|
Solubility in water |
Rapid hydrolysis |
| Structure[1] | |
|
Crystal structure |
Tetragonal (I phase) Monoclinic (II phase) Monoclinic (III phase) |
|
Space group |
I4/mmm (I phase) C2/c (II phase) C2/m (III phase) |
|
Coordination geometry |
6 |
| Thermochemistry | |
|
Std molar |
70 J·mol−1·K−1 |
|
Std enthalpy of |
−63 kJ·mol−1 |
| Hazards | |
| Occupational safety and health (OHS/OSH): | |
|
Main hazards |
Reacts with water to release acetylene gas[2] |
| GHS labelling: | |
|
Pictograms |
|
|
Signal word |
Danger |
|
Hazard statements |
H260 |
| NFPA 704 (fire diamond) |
1 4 2
|
|
Autoignition |
305 °C (581 °F; 578 K) (acetylene) |
|
Except where otherwise noted, data are given for materials in their standard state (at 25 °C [77 °F], 100 kPa).
Infobox references |
Calcium carbide, also known as calcium acetylide, is a chemical compound with the chemical formula of CaC2. Its main use industrially is in the production of acetylene and calcium cyanamide.[3]
The pure material is colorless, while pieces of technical-grade calcium carbide are grey or brown and consist of about 80–85% of CaC2 (the rest is CaO (calcium oxide), Ca3P2 (calcium phosphide), CaS (calcium sulfide), Ca3N2 (calcium nitride), SiC (silicon carbide), etc.). In the presence of trace moisture, technical-grade calcium carbide emits an unpleasant odor reminiscent of garlic.[4]
Applications of calcium carbide include manufacture of acetylene gas, generation of acetylene in carbide lamps, manufacture of chemicals for fertilizer, and steelmaking.
Production[edit]
Calcium carbide is produced industrially in an electric arc furnace from a mixture of lime and coke at approximately 2,200 °C (3,990 °F).[5] This is an endothermic reaction requiring 110 kilocalories (460 kJ) per mole[6] and high temperatures to drive off the carbon monoxide. This method has not changed since its invention in 1892:
- CaO + 3 C → CaC2 + CO
The high temperature required for this reaction is not practically achievable by traditional combustion, so the reaction is performed in an electric arc furnace with graphite electrodes. The carbide product produced generally contains around 80% calcium carbide by weight. The carbide is crushed to produce small lumps that can range from a few mm up to 50 mm. The impurities are concentrated in the finer fractions. The CaC2 content of the product is assayed by measuring the amount of acetylene produced on hydrolysis. As an example, the British and German standards for the content of the coarser fractions are 295 L/kg and 300 L/kg respectively (at 101 kPa pressure and 20 °C (68 °F) temperature). Impurities present in the carbide include phosphide (fosgen), which produces phosphine when hydrolysed.[7]
This reaction was an important part of the industrial revolution in chemistry, and was made possible in the United States as a result of massive amounts of inexpensive hydroelectric power produced at Niagara Falls before the turn of the 20th century.[8]
The electric arc furnace method was discovered in 1892 by T. L. Willson, and independently in the same year by H. Moissan.[9][10][11] In Jajce, Bosnia and Herzegovina, the Austrian industrialist Dr. Josef Kranz and his «Bosnische-Elektrizitäts AG» company, whose successor later became «Elektro-Bosna», opened the largest chemical factory for the production of calcium carbide at the time in Europe in 1899. A hydroelectric power station on the Pliva river with an installed capacity of 8 MW was constructed to supply electricity for the factory, the first power station of its kind in Southeast Europe, and became operational on 24 March 1899.[12]
Crystal structure[edit]
Pure calcium carbide is a colourless solid. The common crystalline form at room temperature is a distorted rock-salt structure with the C22− units lying parallel.[13] There are three different polymorphs which appear at room temperature: the tetragonal structure and two different monoclinic structures.[1]
Applications[edit]
Production of acetylene[edit]
The reaction of calcium carbide with water, producing acetylene and calcium hydroxide,[5] was discovered by Friedrich Wöhler in 1862.
- CaC2(s) + 2H2O(aq) → C2H2(g) + Ca(OH)2(aq)
This reaction was the basis of the industrial manufacture of acetylene, and is the major industrial use of calcium carbide.
Today acetylene is mainly manufactured by the partial combustion of methane or appears as a side product in the ethylene stream from cracking of hydrocarbons. Approximately 400,000 tonnes are produced this way annually (see Acetylene Preparation).
In China, acetylene derived from calcium carbide remains a raw material for the chemical industry, in particular for the production of polyvinyl chloride. Locally produced acetylene is more economical than using imported oil.[14] Production of calcium carbide in China has been increasing. In 2005 output was 8.94 million tons, with the capacity to produce 17 million tons.[15]
In the United States, Europe, and Japan, consumption of calcium carbide is generally declining.[16] Production levels in the US during the 1990s were 236,000 tons per year.[13]
Production of calcium cyanamide[edit]
Calcium carbide reacts with nitrogen at high temperature to form calcium cyanamide:[5]
- CaC2 + N2 → CaCN2 + C
Commonly known as nitrolime, calcium cyanamide is used as fertilizer. It is hydrolysed to cyanamide, H2NCN.[5]
Steelmaking[edit]
Calcium carbide is used:
- in the desulfurization of iron (pig iron, cast iron and steel)[7]
- as a fuel in steelmaking to extend the scrap ratio to liquid iron, depending on economics.
- as a powerful deoxidizer at ladle treatment facilities.
Carbide lamps[edit]
Calcium carbide is used in carbide lamps. Water dripping on carbide produces acetylene gas, which burns and produces light. While these lamps gave steadier and brighter light than candles, they were dangerous in coal mines, where flammable methane gas made them a serious hazard. The presence of flammable gases in coal mines led to miner safety lamps such as the Davy lamp, in which a wire gauze reduces the risk of methane ignition. Carbide lamps were still used extensively in slate, copper, and tin mines where methane is not a serious hazard. Most miners’ lamps have now been replaced by electric lamps.
Carbide lamps are still used for mining in some less wealthy countries, for example in the silver mines near Potosí, Bolivia. Carbide lamps are also still used by some cavers exploring caves and other underground areas,[17] although they are increasingly being replaced in this use by LED lights.
Carbide lamps were also used extensively as headlights in early automobiles, motorcycles and bicycles, but have been replaced entirely by electric lamps.[18]
Other uses[edit]
Calcium carbide is sometimes used as source of acetylene, which like ethylene gas, is a ripening agent.[19] However, this is illegal in some countries as, in the production of acetylene from calcium carbide, contamination often leads to trace production of phosphine and arsine.[20][21] These impurities can be removed by passing the acetylene gas through acidified copper sulfate solution, but, in developing countries, this precaution is often neglected.
Calcium carbide is used in toy cannons such as the Big-Bang Cannon, as well as in bamboo cannons. In the Netherlands calcium carbide is used around new-year to shoot with milk churns.[22]
Calcium carbide, together with calcium phosphide, is used in floating, self-igniting naval signal flares, such as those produced by the Holmes’ Marine Life Protection Association.
Calcium carbide is used to determine the moisture content of soil. When soil and calcium carbide are mixed in a closed pressure cylinder, the water content in soil reacts with calcium carbide to release acetylene whose pressure can be measured to determine the moisture content.[23][24]
Calcium carbide is sold commercially as a mole repellent.[25] When it comes into contact with water, the gas produced drives moles away.[26]
References[edit]
- ^ a b Konar, Sumit; Nylén, Johanna; Svensson, Gunnar; Bernin, Diana; Edén, Mattias; Ruschewitz, Uwe; Häussermann, Ulrich (2016). «The many phases of CaC2». Journal of Solid State Chemistry. Elsevier BV. 239: 204–213. Bibcode:2016JSSCh.239..204K. doi:10.1016/j.jssc.2016.04.030. ISSN 0022-4596.
- ^ NFPA Hazard Rating Information for Common Chemicals. Northeastern University
- ^ Patnaik, Pradyot (2003). Handbook of Inorganic Chemical Compounds. McGraw-Hill. ISBN 0-07-049439-8.
- ^ Vincoli, Jeffrey Wayne (25 November 1996). Risk Management for Hazardous Chemicals. CRC Press. p. 429. ISBN 978-1-56670-200-3.
- ^ a b c d Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. p. 298. ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ Calculated from data in the CRC Handbook of Chemistry and Physics.
- ^ a b Calcium Carbide[permanent dead link], Bernhard Langhammer, Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley Interscience. (Subscription required)
- ^ Freeman, Horace (1919). «Manufacture of Cyanamide». The Chemical News and the Journal of Physical Science. 117: 232.
- ^ 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.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ^ Moissan, H. (1892). «Chimie Minérale – Description d’un nouveau four électrique». Comptes rendus hebdomadaires des séances de l’Académie des sciences. 115: 1031.
- ^ Renouf, Edward (1899). «The use of Acetylene». Popular Science Monthly: 335–347.
- ^ «Zgrada Prve hidrocentrale na Balkanu — Komisija za očuvanje nacionalnih spomenika». old.kons.gov.ba (in Serbo-Croatian). KONS. Retrieved 15 March 2019.
- ^ a b Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ Dun, Ya (2006-01-23). «Troubles in the PVC industry». Hong Kong Trade Development Council. Archived from the original on 2007-12-28.
{{cite web}}: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link) - ^ «Government takes measures to curb development of calcium carbide sector». China Daily via BusyTrade.com. 2007-05-16. Archived from the original on 2007-02-11.
{{cite news}}: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link) - ^ Lacson, Jamie; Schlag, Stefan; Toki, Goro (December 2004). «Calcium Carbide». SRI Consulting.
- ^ «Caving equipment and culture (from Te Ara Encyclopedia of New Zealand)».
- ^ Clemmer, Gregg (1987). American Miners’ Carbide Lamps: A Collectors Guide to American Carbide Mine Lighting. Westernlore Publications.
- ^ 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.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ^ «Bet on it. Your mango is ripened using carbide». dna. 2013-05-18. Retrieved 2018-08-25.
- ^ «Eating Artificially Ripened Fruits is Harmful».
- ^ «Carbidschieten wordt feest» (in Dutch). Algemeen Dagblad. 2016-12-24.
- ^ Singh, Randhir (17 December 2008). «Determining Water Content In Soil – Calcium Carbide Method». Civil Engineering Portal. Retrieved 7 September 2020.
- ^ 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. Retrieved 7 September 2020.
- ^ du Bois, T.M.E. (20 February 2014). «Molehill Mayhem». p. 21. hdl:1874/290102.
- ^ «How to Get Rid of Yard Moles With Carbide». mysunnylawn.com.
External links[edit]
- Calcium Carbide & Acetylene at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
- Calcium Carbide Manufacturing
- 2008 Material Safety Data Sheet
1
H
1,008
1s1
2,2
Бесцветный газ
t°пл=-259°C
t°кип=-253°C
2
He
4,0026
1s2
Бесцветный газ
t°кип=-269°C
3
Li
6,941
2s1
0,99
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=180°C
t°кип=1317°C
4
Be
9,0122
2s2
1,57
Светло-серый металл
t°пл=1278°C
t°кип=2970°C
5
B
10,811
2s2 2p1
2,04
Темно-коричневое аморфное вещество
t°пл=2300°C
t°кип=2550°C
6
C
12,011
2s2 2p2
2,55
Прозрачный (алмаз) / черный (графит) минерал
t°пл=3550°C
t°кип=4830°C
7
N
14,007
2s2 2p3
3,04
Бесцветный газ
t°пл=-210°C
t°кип=-196°C
8
O
15,999
2s2 2p4
3,44
Бесцветный газ
t°пл=-218°C
t°кип=-183°C
9
F
18,998
2s2 2p5
4,0
Бледно-желтый газ
t°пл=-220°C
t°кип=-188°C
10
Ne
20,180
2s2 2p6
Бесцветный газ
t°пл=-249°C
t°кип=-246°C
11
Na
22,990
3s1
0,93
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=98°C
t°кип=892°C
12
Mg
24,305
3s2
1,31
Серебристо-белый металл
t°пл=649°C
t°кип=1107°C
13
Al
26,982
3s2 3p1
1,61
Серебристо-белый металл
t°пл=660°C
t°кип=2467°C
14
Si
28,086
3s2 3p2
1,9
Коричневый порошок / минерал
t°пл=1410°C
t°кип=2355°C
15
P
30,974
3s2 3p3
2,2
Белый минерал / красный порошок
t°пл=44°C
t°кип=280°C
16
S
32,065
3s2 3p4
2,58
Светло-желтый порошок
t°пл=113°C
t°кип=445°C
17
Cl
35,453
3s2 3p5
3,16
Желтовато-зеленый газ
t°пл=-101°C
t°кип=-35°C
18
Ar
39,948
3s2 3p6
Бесцветный газ
t°пл=-189°C
t°кип=-186°C
19
K
39,098
4s1
0,82
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=64°C
t°кип=774°C
20
Ca
40,078
4s2
1,0
Серебристо-белый металл
t°пл=839°C
t°кип=1487°C
21
Sc
44,956
3d1 4s2
1,36
Серебристый металл с желтым отливом
t°пл=1539°C
t°кип=2832°C
22
Ti
47,867
3d2 4s2
1,54
Серебристо-белый металл
t°пл=1660°C
t°кип=3260°C
23
V
50,942
3d3 4s2
1,63
Серебристо-белый металл
t°пл=1890°C
t°кип=3380°C
24
Cr
51,996
3d5 4s1
1,66
Голубовато-белый металл
t°пл=1857°C
t°кип=2482°C
25
Mn
54,938
3d5 4s2
1,55
Хрупкий серебристо-белый металл
t°пл=1244°C
t°кип=2097°C
26
Fe
55,845
3d6 4s2
1,83
Серебристо-белый металл
t°пл=1535°C
t°кип=2750°C
27
Co
58,933
3d7 4s2
1,88
Серебристо-белый металл
t°пл=1495°C
t°кип=2870°C
28
Ni
58,693
3d8 4s2
1,91
Серебристо-белый металл
t°пл=1453°C
t°кип=2732°C
29
Cu
63,546
3d10 4s1
1,9
Золотисто-розовый металл
t°пл=1084°C
t°кип=2595°C
30
Zn
65,409
3d10 4s2
1,65
Голубовато-белый металл
t°пл=420°C
t°кип=907°C
31
Ga
69,723
4s2 4p1
1,81
Белый металл с голубоватым оттенком
t°пл=30°C
t°кип=2403°C
32
Ge
72,64
4s2 4p2
2,0
Светло-серый полуметалл
t°пл=937°C
t°кип=2830°C
33
As
74,922
4s2 4p3
2,18
Зеленоватый полуметалл
t°субл=613°C
(сублимация)
34
Se
78,96
4s2 4p4
2,55
Хрупкий черный минерал
t°пл=217°C
t°кип=685°C
35
Br
79,904
4s2 4p5
2,96
Красно-бурая едкая жидкость
t°пл=-7°C
t°кип=59°C
36
Kr
83,798
4s2 4p6
3,0
Бесцветный газ
t°пл=-157°C
t°кип=-152°C
37
Rb
85,468
5s1
0,82
Серебристо-белый металл
t°пл=39°C
t°кип=688°C
38
Sr
87,62
5s2
0,95
Серебристо-белый металл
t°пл=769°C
t°кип=1384°C
39
Y
88,906
4d1 5s2
1,22
Серебристо-белый металл
t°пл=1523°C
t°кип=3337°C
40
Zr
91,224
4d2 5s2
1,33
Серебристо-белый металл
t°пл=1852°C
t°кип=4377°C
41
Nb
92,906
4d4 5s1
1,6
Блестящий серебристый металл
t°пл=2468°C
t°кип=4927°C
42
Mo
95,94
4d5 5s1
2,16
Блестящий серебристый металл
t°пл=2617°C
t°кип=5560°C
43
Tc
98,906
4d6 5s1
1,9
Синтетический радиоактивный металл
t°пл=2172°C
t°кип=5030°C
44
Ru
101,07
4d7 5s1
2,2
Серебристо-белый металл
t°пл=2310°C
t°кип=3900°C
45
Rh
102,91
4d8 5s1
2,28
Серебристо-белый металл
t°пл=1966°C
t°кип=3727°C
46
Pd
106,42
4d10
2,2
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=1552°C
t°кип=3140°C
47
Ag
107,87
4d10 5s1
1,93
Серебристо-белый металл
t°пл=962°C
t°кип=2212°C
48
Cd
112,41
4d10 5s2
1,69
Серебристо-серый металл
t°пл=321°C
t°кип=765°C
49
In
114,82
5s2 5p1
1,78
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=156°C
t°кип=2080°C
50
Sn
118,71
5s2 5p2
1,96
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=232°C
t°кип=2270°C
51
Sb
121,76
5s2 5p3
2,05
Серебристо-белый полуметалл
t°пл=631°C
t°кип=1750°C
52
Te
127,60
5s2 5p4
2,1
Серебристый блестящий полуметалл
t°пл=450°C
t°кип=990°C
53
I
126,90
5s2 5p5
2,66
Черно-серые кристаллы
t°пл=114°C
t°кип=184°C
54
Xe
131,29
5s2 5p6
2,6
Бесцветный газ
t°пл=-112°C
t°кип=-107°C
55
Cs
132,91
6s1
0,79
Мягкий серебристо-желтый металл
t°пл=28°C
t°кип=690°C
56
Ba
137,33
6s2
0,89
Серебристо-белый металл
t°пл=725°C
t°кип=1640°C
57
La
138,91
5d1 6s2
1,1
Серебристый металл
t°пл=920°C
t°кип=3454°C
58
Ce
140,12
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=798°C
t°кип=3257°C
59
Pr
140,91
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=931°C
t°кип=3212°C
60
Nd
144,24
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1010°C
t°кип=3127°C
61
Pm
146,92
f-элемент
Светло-серый радиоактивный металл
t°пл=1080°C
t°кип=2730°C
62
Sm
150,36
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1072°C
t°кип=1778°C
63
Eu
151,96
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=822°C
t°кип=1597°C
64
Gd
157,25
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1311°C
t°кип=3233°C
65
Tb
158,93
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1360°C
t°кип=3041°C
66
Dy
162,50
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1409°C
t°кип=2335°C
67
Ho
164,93
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1470°C
t°кип=2720°C
68
Er
167,26
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1522°C
t°кип=2510°C
69
Tm
168,93
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1545°C
t°кип=1727°C
70
Yb
173,04
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=824°C
t°кип=1193°C
71
Lu
174,96
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1656°C
t°кип=3315°C
72
Hf
178,49
5d2 6s2
Серебристый металл
t°пл=2150°C
t°кип=5400°C
73
Ta
180,95
5d3 6s2
Серый металл
t°пл=2996°C
t°кип=5425°C
74
W
183,84
5d4 6s2
2,36
Серый металл
t°пл=3407°C
t°кип=5927°C
75
Re
186,21
5d5 6s2
Серебристо-белый металл
t°пл=3180°C
t°кип=5873°C
76
Os
190,23
5d6 6s2
Серебристый металл с голубоватым оттенком
t°пл=3045°C
t°кип=5027°C
77
Ir
192,22
5d7 6s2
Серебристый металл
t°пл=2410°C
t°кип=4130°C
78
Pt
195,08
5d9 6s1
2,28
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=1772°C
t°кип=3827°C
79
Au
196,97
5d10 6s1
2,54
Мягкий блестящий желтый металл
t°пл=1064°C
t°кип=2940°C
80
Hg
200,59
5d10 6s2
2,0
Жидкий серебристо-белый металл
t°пл=-39°C
t°кип=357°C
81
Tl
204,38
6s2 6p1
Серебристый металл
t°пл=304°C
t°кип=1457°C
82
Pb
207,2
6s2 6p2
2,33
Серый металл с синеватым оттенком
t°пл=328°C
t°кип=1740°C
83
Bi
208,98
6s2 6p3
Блестящий серебристый металл
t°пл=271°C
t°кип=1560°C
84
Po
208,98
6s2 6p4
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=254°C
t°кип=962°C
85
At
209,98
6s2 6p5
2,2
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
t°пл=302°C
t°кип=337°C
86
Rn
222,02
6s2 6p6
2,2
Радиоактивный газ
t°пл=-71°C
t°кип=-62°C
87
Fr
223,02
7s1
0,7
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
t°пл=27°C
t°кип=677°C
88
Ra
226,03
7s2
0,9
Серебристо-белый радиоактивный металл
t°пл=700°C
t°кип=1140°C
89
Ac
227,03
6d1 7s2
1,1
Серебристо-белый радиоактивный металл
t°пл=1047°C
t°кип=3197°C
90
Th
232,04
f-элемент
Серый мягкий металл
91
Pa
231,04
f-элемент
Серебристо-белый радиоактивный металл
92
U
238,03
f-элемент
1,38
Серебристо-белый металл
t°пл=1132°C
t°кип=3818°C
93
Np
237,05
f-элемент
Серебристо-белый радиоактивный металл
94
Pu
244,06
f-элемент
Серебристо-белый радиоактивный металл
95
Am
243,06
f-элемент
Серебристо-белый радиоактивный металл
96
Cm
247,07
f-элемент
Серебристо-белый радиоактивный металл
97
Bk
247,07
f-элемент
Серебристо-белый радиоактивный металл
98
Cf
251,08
f-элемент
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
99
Es
252,08
f-элемент
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
100
Fm
257,10
f-элемент
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
101
Md
258,10
f-элемент
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
102
No
259,10
f-элемент
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
103
Lr
266
f-элемент
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
104
Rf
267
6d2 7s2
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
105
Db
268
6d3 7s2
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
106
Sg
269
6d4 7s2
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
107
Bh
270
6d5 7s2
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
108
Hs
277
6d6 7s2
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
109
Mt
278
6d7 7s2
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
110
Ds
281
6d9 7s1
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
Металлы
Неметаллы
Щелочные
Щелоч-зем
Благородные
Галогены
Халькогены
Полуметаллы
s-элементы
p-элементы
d-элементы
f-элементы
Наведите курсор на ячейку элемента, чтобы получить его краткое описание.
Чтобы получить подробное описание элемента, кликните по его названию.
Карбиды – это группа неорганических соединений углерода с металлами, а также с кремнием или бором (поскольку эти элементы проявляют металлические свойства). Карбид кальция – одно из наиболее востребованных веществ этой группы. О свойствах и применении соединения читайте ниже.
История получения
Карбид кальция – соединение, получившее широкое применение в современной промышленности. В 1862 году немецкий химик Фридрих Велер впервые синтезировал молекулу этого вещества. Получение карбида кальция он осуществил следующим образом. Ученый приготовил расплав кальция с цинком, а затем нагрел его с углем. В результате получился карбид. Химическая формула соединения – CaC2. Промышленный способ получения карбида предложил ученый Муассан в 1892 году. Другие названия вещества – ацетиленид кальция, или углеродистый кальций. Кристаллическая решетка соединения выглядит следующим образом:
Физические свойства
По своим физическим свойствам карбид кальция является кристаллическим веществом с температурой плавления 2300 оС. Эта цифра является справедливой лишь для чистого соединения. Карбид, содержащий примеси, может иметь другие показатели температуры плавления. Основное агрегатное состояние вещества – твердое, а цвет варьирует от серого до коричневого.
Химические свойства
Карбид кальция хорошо впитывает воду. Этот процесс сопровождается химической реакцией разложения. Важно, что карбидная пыль обладает раздражающим действием на слизистые оболочки, кожу и органы дыхания. Поэтому во время работы с соединением необходимо использовать противогазы либо противопылевые респираторы. С кислородом карбид кальция взаимодействует при высокой температуре с образованием карбоната кальция. Реакция с азотом приводит к синтезу цианамида кальция. Также при высоких температурах карбид кальция вступает в реакции соединения с хлором, фосфором, мышьяком. Но все-таки одним из важнейших свойств соединения считается разложение водой.
Получение
Производство карбида кальция заключается в следующем. Негашеную известь и предварительно измельченный кокс смешивают. Полученную смесь подвергают расплавлению в электрических печах. Кокс и оксид кальция берутся в равных по массе частях. Процесс происходит при температуре 1900 оС. Расплав выходит из печи и в дальнейшем разливается по специальным формам. Затем уже затвердевший карбид кальция дробят и сортируют по размеру кусков. Гранулы вещества разделяются на четыре фракции в соответствии с их размерами: 25×80, 15×25, 8×15, 2×8, которые определяются ГОСТом 1460-56. По своему составу технический карбид кальция содержит 75-80% основного вещества. На долю примесей, таких, как углерод, известь и других, приходится до 25% от общей массы полученной смеси. Кроме того, содержащийся в техническом карбиде сульфид и фосфид кальция обусловливают довольно неприятный его запах. Представим реакцию получения СаС2: СаО + 3С → СаС2 + СО↑. Образование ацетиленида кальция сопровождается поглощением тепла. Поэтому логично предположить, что реакция его разложения, напротив, идет с выделением энергии.
Транспортировка и хранение
По причине того, что влага моментально разлагает карбид с выделением большого количества тепла и образованием взрывоопасного газа ацетилена, хранить вещество необходимо в герметично закупоренных барабанах или бидонах. Следует помнить, что ацетилен легче воздуха и способен скапливаться в верхних зонах помещения. Этот газ, помимо наркотического действия, обладает способностью к самовоспламенению. Поэтому использовать карбид кальция необходимо с большой осторожностью. Расфасовке на производстве уделяется особое внимание. Готовое вещество помещается в специальные барабаны (тара, напоминающая консервные банки). Такая упаковка требует аккуратного вскрытия. При этом должен использоваться инструмент, не приводящий к образованию искр (молоток или специальный нож). В случае попадания карбида на кожу или слизистые оболочки необходимо немедленно промыть пораженный участок водой и обработать место вазелином или жирным кремом. Транспортировка соединения осуществляется с использованием только крытых видов транспорта. Воздушная доставка карбида запрещена. Помещения, где хранится СаС2, должны быть хорошо проветриваемыми. Также не разрешается хранить карбид совместно с другими химическими веществами. Это может привести к нежелательным, а, возможно, и опасным, реакциям. Срок хранения карбида составляет полгода.
Применение
Область применения карбида кальция чрезвычайно широка. В первую очередь это промышленный синтез. Карбид кальция используется для производства синтетического каучука, уксусной кислоты, ацетона, этилена, винилхлорида, стирола. Также он находит применение в получении цианамида кальция. Это вещество ценно своим использованием в синтезе различных удобрений и цианистых веществ. В сельском хозяйстве любому агроному известно такое название, как карбидно-карбамидный регулятор. Он применяется для регуляции роста растений. А для его получения также используется карбид кальция. Кроме того, это соединение находит применение в процессе производства цианамида кальция. Эта реакция основана на нагревании карбида кальция с азотом. Восстановление щелочных металлов также не обходится без применения описываемого нами вещества. Карбид кальция применяется и в процессе газосварки. Например, широко используются карбидные лампы. Принцип их работы основан на взаимодействии в специальной емкости карбида с водой и сгорании на выходе из аппарата конечного вещества реакции – ацетилена. Посмотрите на фото карбидной лампы.
Производство ацетилена
Одной из важнейших областей применения карбида кальция является его использование в получении ацетилена. Заслуга в открытии этого способа также принадлежит немецкому ученому-химику Фридриху Велеру. В основе этого промышленного процесса лежит реакция разложения карбида под воздействием воды. СаС2 + 2 Н2О → С2Н2 + Са(ОН)2↓. На выходе образуется газ ацетилен и гашеная известь, выпадающая в осадок. Процесс сопровождается выделением большого количества тепла. Объем газа на выходе зависит от того, насколько чистый используется для реакции карбид кальция. Ацетилен, образующийся в результате, может иметь различный объем – 1 кг исходного вещества может дать от 235 до 290 литров газа. Что касается скорости протекания реакции, то она зависит как от малого процента примесей в карбиде кальция, так и от температуры воды, а также ее чистоты. Если рассматривать теоретическую реакцию производства ацетилена из карбида, то в ней на 1 кг карбида достаточно 560 мл воды. Однако на практике объем воды для проведения реакции увеличивается. На 1 кг карбида кальция в условиях промышленного синтеза требуется от 5 до 20 литров воды. Такое количество необходимо для того, чтобы ацетилен лучше охлаждался, а также для обеспечения оптимальной безопасности при работе. Ниже изображен немецкий химик Фридрих Велер.
Лабораторный опыт получения ацетилена
Многим из школьных уроков химии знакома реакция взаимодействия карбида с водой. Обычно этот опыт позволяет продемонстрировать реакцию получения ацетилена, а также физические и химические его свойства. Процесс выделения газа при этом происходит достаточно бурно, поэтому трубка, отводящая ацетилен из колбы с действующими веществами, помещается в чашу с водой. Это обеспечивает менее активное и стремительное движение газа. Кроме того, в лабораторных условиях можно использовать и другой способ, чтобы сделать не слишком бурной реакцию разложения такого соединения, как карбид. Ацетилен при этом идет равномерно и спокойно. Для этого вместо воды необходимо взять насыщенный раствор поваренной соли. Также в лаборатории при проведении этой реакции следует осторожно добавлять воду в карбид, помещенный в объемную колбу, а не наоборот.