Углерод карбид кальция ацетилен

Карбид кальция
Углерод карбид кальция ацетилен
Углерод карбид кальция ацетиленУглерод карбид кальция ацетилен
Общие
Систематическое
наименование
Кальция карбид
Хим. формулаCaC2
Физические свойства
Состояниетвёрдое
Молярная масса64,0994 (±0,004) г/моль
Плотность2,22 г/см³
Термические свойства
Т. плав.2160 °C
Т. кип.2300 °C
Структура
Координационная геометрия6
Кристаллическая структураТетрагональная
Классификация
Рег. номер CAS75-20-7
PubChem6352
Рег. номер EINECS200-848-3
SMILES
RTECSEV9400000
ChemSpider6112
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Карби́д ка́льция (углеро́дистый ка́льций, ацетилени́д кальция) — CaC2 — в чистом виде белое кристаллическое вещество. Соединение кальция с углеродом.

Содержание

История получения [ править | править код ]

Впервые получен в 1862 году Фридрихом Вёлером нагреванием сплава цинка и кальция с углём.

Получение [ править | править код ]

В настоящее время получают прокаливанием в электрических печах (температура 1900—1950 °C) смеси оксида кальция с коксом.

C a O + 3 C → C a C 2 + C O <displaystyle <mathsf <2>+CO>>> Углерод карбид кальция ацетилен

Полученный таким образом технический продукт имеет грязно-серый 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 [ править | править код ]

  • Бесцветные тетрагональные кристаллы.
  • Плотность: 2,2 (+20 °C, г/см 3 ).
  • 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 [1] .

Химические свойства [ править | править код ]

При взаимодействии c водой карбид кальция гидролизуется с образованием ацетилена и гидроксида кальция (гашёной извести) [2] :

C a C 2 + 2 H 2 O → C a ( O H ) 2 + C 2 H 2 ↑ <displaystyle <mathsf <2>+2H_<2>O
ightarrow Ca(OH)_<2>+C_<2>H_<2>uparrow >>> Углерод карбид кальция ацетилен

Представленная выше реакция является экзотермической.

Внешний вид и характеристики технического карбида кальция [ править | править код ]

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. Разложение карбида кальция происходит и под влиянием атмосферной влаги.

Читать также:  Чем можно заменить предохранитель в микроволновке

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 [3] .

Область применения карбида кальция [ править | править код ]

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 [3] .

Ваша корзина пуста, для оформления заказа выберите товар в каталоге

Поиск по каталогу

Доставка продукции осуществляется компанией ХИМОПТТОРГ во все регионы Центральной России:

  • Белгородская область
  • Липецкая область
  • Курская область
  • Тамбовская область
  • Воронежская область

Карбид кальция: применение и меры безопасности

Определение

– химические соединения которые получаеются в результате щелочных реакций углерода с металлами. В большинстве случаев получаются сверхтвердые сплавы, сравнимые по своим твердостным характеристикам с алмазом.

Наиболее широкую известность и распространение получил сплав, называемый карбид кальция — химическая формула соединения CaC2

Сейчас небольшой экскурс в историю возникновения этого химического соединения.

Коротко об истории

Томас Уилсон и Фердинанд Муассан, действуя обособленно, практически единовременно разработали способ выпуска карбида кальция в электрической плавильной печи. Это открытие стало толчком для запуска индустрии получения технического карбида кальция.

Технология

В производстве карбида кальция участвуют два элемента: оксид кальция (CaO) известный также как негашеная известь и углеродные соединения в виде кокса (антрацита, каменного угля):

CaO + 3C = CaC2 +CO
Оба компонента подвергаются измельчению и последующему обжигу и расплавлению посредством электродугового способа.

Готовый раствор доходит до твердого состояния в специальных формах, а впоследствии подвергается дроблению и сортировке.

Зависимость удельного веса технического карбида кальция от содержания CaC2

Содержание СаС2 в техническом карбиде, %787469636056
Н/м³(Удельный вес) технического карбида2,32,352,42,432,482,5/td>
Читать также:  Входная дверь из дуба с ковкой
Состав CaC2 (технического) используемого для сварочных работ

ЭлементПроцентное содержание от массы
Карбид кальция72
Известь17
Углерод1
Окись магния0,3
Сера0,3
Железо и аллюминий2,6
Кремний2
Другие компоненты4

Минимальный температурный порог образования карбида кальция 1619°С. Как правило, процесс производства ведется при 1900-1950°С. Температурный рост приведет к распаду карбида кальция на металл и углерод.

При наличии небольшой электродуговой печи и источника тока можно воспроизвести процесс образования карбида кальция:

  • Берем графитовый тигель или угольный электрод (перед этим сделав в нем углубление) &#8658 помещаем негашеную известь и равные по массе куски кокса
  • Подводим электрод к смеси создавая электрическую дугу. Уголь хорошо проводит ток в смеси &#8658 ждем примерно полчаса пока дуга будет гореть
  • После остывания смесь превращается в сплав, который, если опыт прошел успешно, содержит маленькие кусочки карбида. Чтобы проверить это, полученную массу поместим в воду и соберем образующиеся пузырьки газа в пробирке, перевернутой вверх дном и заполненной водой.

Можно выделить ряд факторов, влияющих на быстроту формирования и качественные характеристики конечного продукта:

  • размер, плотность, наличие примесей в первоначальном сырье
  • физические и технические параметры печи
  • соблюдение этапов технологического процесса

Несмотря на модернизацию промышленных процессов, производство карбида кальция остается трудозатратным, требующим больших площадей и финансовых вложений.

Особенности

Карбид кальция — прочный элемент с кристаллической структурой. От качества исходного сырья зависит конечный тон: может варьироваться от голубоватого до фиолетового, черного. А также возможно присутствие неприятного запаха с нотками чеснока. Процесс слияния с водой, растворами минеральных кислот, щелочей протекает с выделением большого количества тепла, имеет производственную важность.

CaC2 + 2H2O => Ca(OH)2 + C2H2 — .
В результате этой реакции также образуется ацетилен — ненасыщенный углеводород с тройной связью.

С кислородом реакция разложения карбида кальция идет только под воздействием повышенных температур (700 — 900 °C):
2CaC2 + 5O2 → 2CaO + 4CO2

Складирование и перевозка

Карбид кальция нужно фасовать во влагозащищенных емкостях, резервуарах, чтобы исключить доступ влаги и не допустить процесса распада. Процедуре расфасовки и распаковки стоит уделить особое внимание

  • проявить аккуратность, не использовать инструмент, образующий искры при работе.
  • необходимо обеспечить участников процесса средствами защиты, так как попадание карбида в организм и на кожу человека является опасным.
  • перевозка производится только транспортными средствами с закрытым кузовом. Аэродоставка запрещена.
  • нужно обеспечить производственное помещение вентиляционной системой и не допускать совместного хранения с прочими товарами.

Полезные стороны

Карбид кальция — стартовый элемент для производства многих соединений.

Агрегация карбида кальция и азота используется в получении цианамида кальция.

Он относится к нитратным стимуляторам, активно используемым в агрономии. Эта соль становится исходным компонентом при синтезе мочевины, гуанидина.

Читать также:  Напряжения и деформации при сдвиге

В металлургии служит для раскисления металлов и десульфурации (понижение содержания кислорода и серы соответственно).

А какую забаву вызывало у детей похитить со стройки камушек карбида и бросать в лужи, любуясь шипением и бурлением. А особо смелые подносили спичку к исходившему газу, и загоралось голубое пламя.

Полезный газ

Изначально карбид кальция применялся исключительно для получения ацетилена. Это органическое соединение использовали для создания карбидных ламп, применяемых для освещения улиц. Такие источники света используют и сегодня в спелеологии, как походное снаряжение, на маяках.

Ацетилен – полупрозрачный, водорастворимый газ используется для получения таких органических соединений, как хлорэтан, поливинилхлорид, стирол.

Существует ряд синтетических продуктов, производных ацетилена. Например, комбинации с хлором дают продукты, превосходно растворяющие органические соединения, а также неорганические: серу, фосфор. Поскольку такие продукты являются негорючими, они успешно используются при вытяжке жиров. Ацетилениды кальция (соли ацетилена) с ионами серебра, меди и ртути используются в создании взрывчатых веществ. Особенно сильной разрушающей взрывной силой обладает соединение с золотом.

В функционировании реактивных двигателей участвует коктейль ацетилена и аммиака.

Ацетилен в соединении с H2O образует ацетальдегид, из которого изготавливается синтетическая уксусная кислота, ацетон, искусственные смолы и этиловый или водочный спирт

C2H2 + H2O → СH3-CHO

Всем известные клей ПВА, грампластинки, рекламные баннеры также являются производными этого газа.

Техника безопасности

Как уже отмечалось ранее, карбид кальций – это взрывоопасное вещество и для соблюдения безопасности в работе с ним нужно следовать нескольким обязательным условиям:

  • создать герметичное место хранения и обработки;
  • не допускать доступа источника огня;
  • мелкие частички (карбидная пыль) вызывают раздражения кожных покровов, органов дыхания, поэтому обязательна защитная одежда, респираторы;
  • генераторы ацетилена должны размещаться в строго изолированных местах;
  • по завершении сварочных работ обязательно нужно утилизировать неотработанные шлаки в специальных местах;
  • при транспортировке и хранении нужно исключить возможность столкновения баллонов, емкостей, так как это несет смертельную опасность.

– источник производства многих органических и неорганических соединений, которые широко используются в разных сферах жизни человека. Многие из них не имеют аналогов. Но, наряду с неисчерпаемой пользой этого вещества, не стоит забывать и о вреде, который он может нанести человечеству и экологии, ведь он относится к первому классу опасности, обладает взрыво и пожароопасными действиями.

Углерод карбид кальция ацетилен

CaC2+2H2O = C2H2+Ca(OH)2 C2H2 + HCl = CH2=CHCl

Углерод карбид кальция ацетилен

1) 4Al + 3C—>Al4C3; 2)Al4C3 + 12H2O—>4Al(OH)3 + 3CH4;

3) CH4 + 2O2—>CO2 + 2H2O; 4)CaO + CO2—>CaCO3;

5)CaCO3 + H2O + CO2—> Ca(HCO3)2

Углерод карбид кальция ацетилен

Если ответ по предмету Химия отсутствует или он оказался неправильным, то попробуй воспользоваться поиском других ответов во всей базе сайта.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *