Kalsiumkarbid - Calcium carbide
|
|
|
|
| Navn | |
|---|---|
|
Foretrukket IUPAC -navn
Kalsiumacetylid |
|
|
Systematisk IUPAC -navn
Kalsiumetynediid |
|
| Andre navn
Kalsium percarbide
kalsiumkarbid kalsium dicarbide |
|
| Identifikatorer | |
|
3D -modell ( JSmol )
|
|
| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard |
100.000.772 
|
| EC -nummer | |
|
PubChem CID
|
|
| UNII | |
|
CompTox Dashboard ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Egenskaper | |
| CaC 2 | |
| Molar masse | 64,099 g/mol |
| Utseende | Hvitt pulver til grå/svarte krystaller |
| Tetthet | 2,22 g / cm 3 |
| Smeltepunkt | 2.160 ° C (3.920 ° F; 2.430 K) |
| Kokepunkt | 2.300 ° C (4.170 ° F; 2.570 K) |
| Rask hydrolyse | |
| Struktur | |
| Tetragonal (I fase) Monoklinisk (II fase) Monoklinisk (III fase) |
|
| I4/mmm (I fase) C2/c (II fase) C2/m (III fase) |
|
| 6 | |
| Termokjemi | |
|
Std molar
entropi ( S |
70 J · mol −1 · K −1 |
|
Std
formasjonsentalpi (Δ f H ⦵ 298 ) |
−63 kJ · mol −1 |
| Farer | |
| viktigste farer | Reagerer med vann for å frigjøre acetylen gass |
| GHS -piktogrammer |
 
|
| GHS Signalord | Fare |
| H260 | |
| NFPA 704 (brann diamant) | |
| 305 ° C (581 ° F; 578 K) (acetylen) | |
|
Med mindre annet er angitt, gis data for materialer i standardtilstand (ved 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
|
 bekreft ( hva er ?)
  |
|
| Infobox -referanser | |
Kalsiumkarbid , også kjent som kalsium acetylide , er en kjemisk forbindelse med den kjemiske formel av Ca C- 2 . Hovedbruken industrielt er i produksjonen av acetylen og kalsiumcyanamid .
Det rene materialet er fargeløst, men biter av teknisk kalsiumkarbid er grå eller brune og består av omtrent 80–85% av CaC 2 (resten er CaO ( kalsiumoksyd ), Ca 3 P 2 ( kalsiumfosfid ), CaS ( kalsiumsulfid ), Ca 3 N 2 ( kalsiumnitrid ), SiC ( silisiumkarbid ), etc.). I nærvær av sporfuktighet avgir teknisk kalsiumkarbid en ubehagelig lukt som minner om hvitløk.
Anvendelser av kalsiumkarbid inkluderer produksjon av acetylengass og for generering av acetylen i karbidlamper ; produksjon av kjemikalier for gjødsel; og innen stålfremstilling.
Produksjon
Kalsiumkarbid produseres industrielt i en lysbueovn fra en blanding av kalk og koks ved omtrent 2200 ° C (3990 ° F). Dette er en endoterm reaksjon som krever 110 kilokalorier (460 kJ) per mol og høye temperaturer for å drive av karbonmonoksidet. Denne metoden har ikke endret seg siden oppfinnelsen i 1892:
- CaO + 3 C → CaC 2 + CO
Den høye temperaturen som kreves for denne reaksjonen er praktisk talt ikke oppnåelig ved tradisjonell forbrenning, så reaksjonen utføres i en lysbueovn med grafittelektroder . Det produserte karbidproduktet inneholder vanligvis rundt 80 vekt% kalsiumkarbid. Karbidet knuses for å produsere små klumper som kan variere fra noen få mm opp til 50 mm. Urenhetene er konsentrert i de finere fraksjoner. CAC- 2 -innholdet i produktet blir analysert ved å måle mengden av acetylen som produseres ved hydrolyse. Som et eksempel er britiske og tyske standarder for innholdet i de grovere fraksjonene henholdsvis 295 L/kg og 300 L/kg (ved 101 kPa trykk og 20 ° C (68 ° F) temperatur). Urenheter i karbidet inkluderer fosfid, som produserer fosfin ved hydrolysering.
Denne reaksjonen var en viktig del av den industrielle revolusjonen i kjemi, og ble muliggjort i USA som et resultat av enorme mengder billig vannkraft produsert ved Niagara Falls før begynnelsen av 1900 -tallet.
Metoden for produksjon i en lysbueovn ble oppdaget i 1892 av TL Willson og uavhengig av H. Moissan samme år. I Bosnia-Hercegovina byen Jajce østerrikske industrimann, Dr. Josef Kranz og hans selskap "Bosnische-Elektrizitäts AG" , hvis etterfølger senere ble "Elektro-Bosna" , åpnet den største kjemiske fabrikken for produksjon av kalsiumkarbid på den tiden i Europa i 1899. Vannkraftverk på Pliva -elven med installert kapasitet på 8 MW ble konstruert for å levere strøm til fabrikken. Det var den aller første kraftstasjonen i sitt slag i Sørøst -Europa, som ble satt i drift 24. mars 1899.
Krystallstruktur
Rent kalsiumkarbid er et fargeløst fast stoff. Den felles krystallinsk form ved romtemperatur, er en forvrengt steinsalt struktur med C- 2 -2- enheter liggende parallelt. Det er tre forskjellige polymorfer som vises ved romtemperatur, den tetragonale og to forskjellige monoklinstrukturer.
applikasjoner
Produksjon av acetylen
Reaksjonen av kalsiumkarbid med vann, som produserer acetylen og kalsiumhydroksid , ble oppdaget av Friedrich Wöhler i 1862.
Denne reaksjonen var grunnlaget for industriell produksjon av acetylen , og er den viktigste industrielle bruken av kalsiumkarbid.
I dag produseres acetylen hovedsakelig ved delvis forbrenning av metan eller fremstår som et biprodukt i etylenstrømmen fra sprekkdannelse av hydrokarboner. Omtrent 400 000 tonn produseres på denne måten årlig (se acetylenpreparat ).
I Kina forblir acetylen avledet fra kalsiumkarbid et råmateriale for den kjemiske industrien , spesielt for produksjon av polyvinylklorid . Lokalt produsert acetylen er mer økonomisk enn å bruke importert olje. Produksjonen av kalsiumkarbid i Kina har økt. I 2005 var produksjonen 8,94 millioner tonn, med kapasitet til å produsere 17 millioner tonn.
I USA, Europa og Japan er forbruket av kalsiumkarbid generelt synkende. Produksjonsnivået i USA på 1990 -tallet var 236 000 tonn per år.
Produksjon av kalsiumcyanamid
Kalsiumkarbid reagerer med nitrogen ved høy temperatur for å danne kalsiumcyanamid :
- CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C
Vanligvis kjent som nitrolim , brukes kalsiumcyanamid som gjødsel. Det hydrolyseres til cyanamid , H 2 NCN.
Stållaging
Kalsiumkarbid brukes:
- i avsvovling av jern ( råjern , støpejern og stål)
- som drivstoff i stålfremstilling for å utvide skrapforholdet til flytende jern, avhengig av økonomi.
- som en kraftig deoksidator ved behandlingsanlegg for øse .
Karbidlamper
Kalsiumkarbid brukes i karbidlamper . Vann som drypper på karbid produserer acetylengass, som brenner og produserer lys. Mens disse lampene ga jevnere og lysere lys enn lys, var de farlige i kullgruver , der brannfarlig metangass gjorde dem til en alvorlig fare. Tilstedeværelsen av brennbare gasser i kullgruver førte til miner sikkerhet lamper som Davy lampe , i hvilken en metallduk reduserer risikoen for antennelse av metan. Karbid lamper ble fortsatt i utstrakt bruk i skifer , kobber og tinn gruver hvor metan er ikke en alvorlig fare. De fleste gruvearbeidslamper har nå blitt erstattet av elektriske lamper .
Carbide lamper er fortsatt brukes for gruvedrift i noen mindre velstående land, for eksempel i sølvgruvene i nærheten Potosí , Bolivia . Carbide lamper er også fortsatt brukes av enkelte cavers utforske grotter og andre underjordiske områder, selv om de blir erstattet i denne bruken av LED- lys.
Karbidlamper ble også brukt mye som frontlykter i tidlige biler, motorsykler og sykler, men har blitt erstattet helt av elektriske lamper.
Andre bruksområder
Kalsiumkarbid brukes noen ganger som kilde til acetylengass, som er et modningsmiddel som ligner på etylen . Dette er imidlertid ulovlig i noen land, da forurensning ofte fører til sporproduksjon av fosfin og arsin ved produksjon av acetylen fra kalsiumkarbid . Disse urenhetene kan fjernes ved å føre acetylengassen gjennom surgjort kobbersulfatoppløsning , men i utviklingsland blir denne forholdsregelen ofte ignorert.
Kalsiumkarbid brukes i lekekanoner som Big-Bang-kanonen , så vel som i bambuskanoner . I Nederland brukes kalsiumkarbid rundt nyttår for å skyte med melketur .
Kalsiumkarbid, sammen med kalsiumfosfid , brukes i flytende, selvantennelige marine signalbluss , slik som de som produseres av Holmes 'Marine Life Protection Association .
Kalsiumkarbid brukes til å bestemme fuktighetsinnholdet i jord. Når jord og kalsiumkarbid blandes i en lukket trykksylinder, reagerer vanninnholdet i jord med kalsiumkarbid for å frigjøre acetylen hvis trykk kan måles for å bestemme fuktighetsinnholdet.
Kalsiumkarbid selges kommersielt som et føflekker . Når den kommer i kontakt med vann, driver den produserte gassen bort føflekkene.
Referanser
Eksterne linker
- Kalsiumkarbid og acetylen ved det periodiske videosystemet (University of Nottingham)
- Kalsiumkarbidproduksjon
- 2008 Sikkerhetsdatablad