Kalcijev karbid

Kot rezultat interakcije ogljika s kovinami pri visokih temperaturah se pridobijo karbidi. Na primer, kalcijev karbid: Ca + 2C → CaC2. Od vseh karbidov ima največji praktični pomen. Čisti CaC2 je dobro kristalizirna trdna snov, brezbarvni kristali pa tvorijo Ca2 + in C2 ioni. Druga imena so kalcijev acetilenid ali kalcijev karbonat. Molska masa je 64,1 g / mol. Ni hlapljiv in ni topen v nobeni izmed znanih topil, ampak se razkraja pod vplivom vode. Njegova gostota je 2,22 g / cm sup3-. Tališče je 2160 ° C, vrelišče pa 2300 ° C. Po stopnji vpliva na telo se nanaša na snovi, ki so izredno nevarne (1. razred nevarnosti).

Prva kalcijev acetylide pripravimo leta 1862 nemške kemik Friedrich Wöhler ko segrevamo z ogljem zlitine cinka in kalcija. Opisal je tudi reakcijo ogljikovega kalcija s H2O. Tudi z njegove sledi (npr zračne vlage) kalcijevega karbida močno reagira s sproščanjem veliko količino toplote. Toda v primeru pomanjkanja vode se lahko nastali acetilen samozapirata. Kalcijev karbid nasilno reagira z razredčenimi anorganskimi kislinami in vodnimi raztopinami alkalij. Istočasno se sprosti acetilen. Ker je močno reducirno sredstvo, CaC2 lahko obnovi vse kovinske okside na karbide ali čiste kovine.

Proizvodnja kalcijevega karbida je bolj primerna ne samo iz kalcija, temveč iz oksida. Pri visoki temperaturi (2000 do 2300 ° C) je obnovljena. V tem primeru sta kovina in ogljik združeni: CaO + 3C → COuarr- + CaC2. Postopek poteka v elektroobločni peči, kjer se zmes segreva brisačo in koks ali antracit. Tehnični izdelek je obarvan, ima sivkasto barvo, saj vsebuje nečistoče v obliki brezplačne ogljik, oksid, kot tudi sulfid, kalcijev fosfid in druge kemične spojine. Masni delež CaC2 v njej je 80-85%.

V interakciji karbidov z vodo se sprosti bodisi kovina ali acetilen. V drugi varianti kalcijev karbid reagira z vodo. Acetilen, dobljeno reakcijsko da ima industrijski pomen: 2H2O + CaC2 → C2H2 + Ca (OH) 2, je tehnični in ima neprijeten vonj, ker vsebuje številne nečistoče (NH3, H2S, Ph3P, itd). Čeprav je v svoji čisti obliki brezbarven plin z značilnim rahlim vonjem in se v vodi dobro raztopi. Pomembno je, da dobimo kalcijev cianamid (surovina za proizvodnjo cianidnih spojin ali uporablja kot gnojilo) karbida z njegovo reakcijo z dušikom reakcijska enačba: N2 + CaC2 → CaCN2 + C.

V preteklosti se je CaC2 široko uporabljal v karbidnih žarnicah, kjer je služil kot vir plamena acetilena. Trenutno je uporaba takega svetlobnega vira omejena predvsem na speleologijo, se uporablja tudi v svetilnikih in svetilnikih. Druge pomembne uporabe CaC2 so kemične tehnologije, kjer je surovina. Na primer, pri proizvodnji organskih sinteznih izdelkov je glavni sintetični kavčuk. dobimo tudi iz kalcijevega karbida acetilen saje, vinil klorid, vinil ocetne kisline, akrilonitrila, etilena, aceton, sintetičnih smol, stiren. V metalurgiji služi za deoksidacijo kovin in desulfurizo (zmanjša vsebnost kisika in žvepla). Kalcijev karbid se uporablja za izdelavo regulatorja rasti rastlin, reagent praška karbida (acetilensko varjenje).

Prejem vsake tone CaC2 zahteva približno 3 tisoč kW / h električne energije. Zato je upravičeno ob prisotnosti nizkih cen za to. Vendar na splošno svetovna proizvodnja ogljikovega kalcija narašča. Če se je v 70. letih prejšnjega stoletja letno proizvedlo do 5 milijonov ton, se je v tem stoletju ta številka povečala približno dvakrat. Tako je na Kitajskem proizvodnja acetilena na osnovi kalcijevega karbida glavni vir surovin za kemično industrijo, zlasti za proizvodnjo PVC. Proizvodnja acetilena iz surovin je bolj ekonomična kot pri uporabi uvoženega olja. Zato njena proizvodnja na Kitajskem narašča. Leta 2005 je dosegla 8,94 milijona ton, prav tako pa je bila dobra priložnost za proizvodnjo 17 milijonov ton.

V nasprotju s Kitajsko, v ZDA, Evropi in na Japonskem se poraba kalcijevega ogljika običajno zmanjša. Njena proizvodnja v Združenih državah v devetdesetih letih je bila samo 236 tisoč ton na leto. V naši državi proizvaja kalcijev karbid tehničnih pogojev, določena v GOST 1460-81. Njegovi glavni potrošniki so Ukrajina, Uzbekistan, Romunija in Slovaška. Zaradi visoke energetske intenzivnosti izdelka in zaradi naraščajočih cen za poraba električne energije Kalcijev acetilid v Rusiji in državah izvoznicah se je prepolovil.