Карбид кальция — Calcium carbide
Химическое соединение
Карбид кальция , также известный как ацетилид кальция , является химическим соединением с химической формулой из Ca C 2 . Его основное промышленное применение — производство ацетилена и цианамида кальция .
Чистый материал бесцветен, однако частицы технического карбида кальция серого или коричневого цвета и состоят примерно на 80–85% из CaC 2 (остальное — CaO ( оксид кальция ), Ca 3 P 2 ( фосфид кальция ), CaS ( сульфид кальция ), Ca 3 N 2 ( нитрид кальция ), SiC ( карбид кремния ) и др.). При наличии следов влаги технический карбид кальция издает неприятный запах, напоминающий запах чеснока.
Применение карбида кальция включает производство газообразного ацетилена и производство ацетилена в карбидных лампах ; производство химикатов для удобрений; и в сталеплавильном производстве.
Производство
Карбид кальция производится промышленным способом в электродуговой печи из смеси извести и кокса при температуре примерно 2200 ° C (3990 ° F). Это эндотермическая реакция, требующая 110 килокалорий (460 кДж) на моль и высоких температур для удаления окиси углерода. Этот метод не изменился с момента его изобретения в 1892 году:
- CaO + 3 C → CaC 2 + CO
Высокая температура, необходимая для этой реакции, практически недостижима при традиционном сжигании, поэтому реакцию проводят в электродуговой печи с графитовыми электродами. Полученный карбидный продукт обычно содержит около 80% карбида кальция по весу. Карбид измельчается, чтобы получить небольшие комочки размером от нескольких до 50 мм. Примеси концентрируются в более мелких фракциях. Содержание CaC
Эта реакция была важной частью промышленной революции в химии и стала возможной в Соединенных Штатах в результате огромного количества недорогой гидроэлектроэнергии, производимой на Ниагарском водопаде до начала 20-го века.
Метод производства в электродуговой печи был открыт в 1892 году Т.Л. Уилсоном и независимо от него Х. Муассаном в том же году. В Боснии и Герцеговине, в городе Яйце, австрийский промышленник доктор Йозеф Кранц и его компания
Кристальная структура
Чистый карбид кальция — бесцветное твердое вещество. Обычная кристаллическая форма при комнатной температуре представляет собой искаженную структуру каменной соли с параллельными
Приложения
Производство ацетилена
Реакция карбида кальция с водой с образованием ацетилена и гидроксида кальция была открыта Фридрихом Велером в 1862 году.
- СаС 2 ( с ) + 2Н 2 O ( водно ) → С 2 Н 2 ( г ) + Са (ОН) 2 (водно)
Эта реакция легла в основу промышленного производства ацетилена и является основным промышленным применением карбида кальция.
Сегодня ацетилен в основном производится путем частичного сжигания метана или появляется как побочный продукт в потоке этилена при крекинге углеводородов. Таким образом ежегодно производится около 400 000 тонн (см. Получение ацетилена ).
В Китае ацетилен, полученный из карбида кальция, остается сырьем для химической промышленности , в частности, для производства поливинилхлорида . Ацетилен местного производства более экономичен, чем использование импортного масла. Производство карбида кальция в Китае увеличивается. В 2005 году объем производства составил 8,94 миллиона тонн при мощности производства 17 миллионов тонн.
В США, Европе и Японии потребление карбида кальция в целом снижается. Уровень производства в США в 1990-е годы составлял 236 000 тонн в год.
Производство цианамида кальция
Карбид кальция реагирует с азотом при высокой температуре с образованием цианамида кальция :
- CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C
Цианамид кальция, широко известный как нитролим , используется в качестве удобрения. Гидролизуется до цианамида H 2 NCN.
Сталеплавильное производство
Карбид кальция используется:
- при десульфуризации чугуна ( чугун , чугун и сталь)
- в качестве топлива в сталеплавильном производстве для увеличения доли брака в жидком чугуне, в зависимости от экономических соображений.
- как мощный раскислитель на ковшовых очистных сооружениях.
Карбидные лампы
Горит карбидная лампаКарбид кальция используется в карбидных лампах . Вода, капающая на карбид, выделяет ацетилен, который горит и дает свет. Хотя эти лампы давали более устойчивый и яркий свет, чем свечи, они были опасны в угольных шахтах, где горючий газ метан представлял серьезную опасность. Присутствие горючих газов в угольных шахтах привело к появлению ламп безопасности для шахтеров, таких как лампа Дэви , в которой проволочная сетка снижает риск возгорания метана. Карбидные лампы по-прежнему широко использовались на сланцевых , медных и оловянных рудниках, где метан не представлял серьезной опасности. Большинство шахтерских ламп заменено электрическими лампами .
Карбидные лампы все еще используются для добычи полезных ископаемых в некоторых менее богатых странах, например, на серебряных рудниках недалеко от Потоси , Боливия . Карбидные лампы все еще используются некоторыми спелеологами, исследующими пещеры и другие подземные области, хотя их все чаще заменяют светодиодными .
Карбидные лампы также широко использовались в качестве фар в ранних автомобилях, мотоциклах и велосипедах, но были полностью заменены электрическими лампами.
Другое использование
Карбид кальция иногда используется в качестве источника газообразного ацетилена, который является созревающим агентом, подобным этилену . Однако в некоторых странах это является незаконным, поскольку при производстве ацетилена из карбида кальция загрязнение часто приводит к образованию следов фосфина и арсина . Эти примеси можно удалить, пропустив ацетиленовый газ через подкисленный раствор сульфата меди , но в развивающихся странах этой мерой предосторожности часто пренебрегают.
Карбид кальция используется в игрушечных пушках, таких как Big-Bang Cannon , а также в бамбуковых пушках . В Нидерландах карбид кальция используется в преддверии Нового года для стрельбы из бидонов .
Карбид кальция вместе с фосфидом кальция используется в плавучих самовоспламеняющихся морских сигнальных ракетах , таких как те, которые производит Ассоциация защиты морской жизни Холмса .
Карбид кальция используется для определения влажности почвы. Когда почва и карбид кальция смешиваются в закрытом цилиндре под давлением, вода, содержащаяся в почве, реагирует с карбидом кальция с выделением ацетилена, давление которого можно измерить для определения содержания влаги.
Ссылки
внешние ссылки
Карбид кальция
Применение:Карбид кальция применяется для получения цианамида, из которого получают удобрения, цианистые соединения, меламин, изанидин. Используют для получения карбидно-карбамидного регулятора роста растений, изготовления реагента карбидного порошкового. Карбид кальция используется для получения ацетилена. На основе ацетилена производят синтез многих важных органических продуктов: синтетический каучук, винилхлорид, акрилонитрил, этилен, стирол.
Карбид кальция
ГОСТ 1460-81
| Технические характеристики | Норма | ||
|---|---|---|---|
| Высший | Первый | Второй | |
| Литраж, дм3/кг, не менее, для кусков 25/80 | 290 | 285 | 265 |
| Объемная доля фосфористого водорода в ацетилене,%,не более | 0,07 | 0,08 | 0,08 |
| Массовая доля сульфидной серы,%,не более | 0,5 | 1,2 | 1,2 |
| Массовая доля свободного углерода,%, не более | 1 | не нормируется | |
| Массовая доля окиси кальция (СаО),%, не более | 17 | не нормируется | |
| Массовая доля ферросплава,% не более | 1 | 1 | 1 |
| Массовая доля других кусков, %, не более | |||
| размером менее 25 мм | 7 | ||
| размером от 80 до 100 мм | 10 | ||
| размером более 100 мм | отсутствие | ||
Карбид кальция упаковывают в стальные барабаны массой нетто 120, 125 кг.
Хранение:Карбид кальция хранят на открытых площадках под навесом или в несгораемых, хорошо проветриваемых складах, исключающих попадание влаги, в вертикальном положении, не более чем в три яруса. Совместное хранение с другими веществами и материалами не допускается. Гарантийный срок хранения продукта – 6 месяцев со дня изготовления.
Транспортировка:
Карбид кальция перевозят всеми видами транспорта в соответствии с правилами перевозок грузов, действующими на данном виде транспорта.
Техника безопасности:
При взаимодействии с водой карбид кальция разлагается с выделением ацетилена и гидрата окиси кальция, при контакте с окислителями также выделяет ацетилен и разогревается. Ацетилен пожаро- и взрывоопасен.
Выгодно
Низкие цены за счёт прямых контрактов с производителями
Надёжно
Работаем более 20 лет (с 1997 года) под одним ИНН.
Товар на складе
Более 3 000 тонн продукции в наличии на наших складах
Качество гарантируем
Работаем только с проверенными поставщиками.
Доставим как надо
Контролируем товар на всем пути
Кальций — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
| Внешний вид простого вещества | |
|---|---|
| умеренно твёрдый[1], серебристо-белый металл | |
| Свойства атома | |
| Название, символ, номер | Ка́льций/Calcium (Ca), 20 |
| Атомная масса (молярная масса) | 40,078(4)[2] а. е. м. (г/моль) |
| Электронная конфигурация | [Ar] 4s2 |
| Радиус атома | 197 пм |
| Химические свойства | |
| Ковалентный радиус | 174 пм |
| Радиус иона | (+2e) 99 пм |
| Электроотрицательность | 1,00 (шкала Полинга) |
| Электродный потенциал | −2,76 В |
| Степени окисления | 2 |
| Энергия ионизации (первый электрон) | 589,4 (6,11) кДж/моль (эВ) |
| Термодинамические свойства простого вещества | |
| Плотность (при н. у.) | 1,55 г/см³ |
| Температура плавления | 1112 К; 838,85 °C |
| Температура кипения | 1757 К; 1483,85 °C |
| Уд. теплота плавления | 9,20 кДж/моль |
| Уд. теплота испарения | 153,6 кДж/моль |
| Молярная теплоёмкость | 25,9[3] Дж/(K·моль) |
| Молярный объём | 29,9 см³/моль |
| Кристаллическая решётка простого вещества | |
| Структура решётки | кубическая гранецентрированная |
| Параметры решётки | 5,580 Å |
| Температура Дебая | 230 K |
| Прочие характеристики | |
| Теплопроводность | (300 K) (201) Вт/(м·К) |
| Номер CAS | 7440-70-2 |
| Эмиссионный спектр | |
Ка́льций (Ca от лат. Calcium) — элемент второй группы (по старой классификации — главной подгруппы второй группы), четвёртого периода, с атомным номером 20. Простое вещество кальций — мягкий, химически активный щёлочноземельный металл серебристо-белого цвета. Впервые получен в чистом виде Г. Дэви в 1808 году.
История и происхождение названия
Название элемента происходит от лат. calx (в родительном падеже calcis) — «известь», «мягкий камень». Оно было предложено английским химиком Гемфри Дэви, в 1808 г. выделившим металлический кальций электролитическим методом. Дэви подверг электролизу смесь влажной гашёной извести с оксидом ртути HgO на платиновой пластине, которая являлась анодом. Катодом служила платиновая проволока, погруженная в жидкую ртуть. В результате электролиза получалась амальгама кальция. Отогнав из неё ртуть, Дэви получил металл, названный кальцием.
Соединения кальция — известняк, мрамор, гипс (а также известь — продукт обжига известняка) применялись в строительном деле уже несколько тысячелетий назад. Вплоть до конца XVIII века химики считали известь простым телом. В 1789 году А. Лавуазье предположил, что известь, магнезия, барит, глинозём и кремнезём — вещества сложные.
Нахождение в природе
Из-за высокой химической активности кальций в свободном виде в природе не встречается.
На долю кальция приходится 3,38 % массы земной коры (5-е место по распространенности после кислорода, кремния, алюминия и железа). Содержание элемента в морской воде — 400 мг/л[4].
Изотопы
Кальций встречается в природе в виде смеси шести изотопов: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca и 48Ca, среди которых наиболее распространённый — 40Ca — составляет 96,97 %. Ядра кальция содержат магическое число протонов: Z = 20. Изотопы 40
20Ca20
и 48
20Ca28
я
Карбид кальция | 75-20-7
Карбид кальция Химические свойства, применение, производство
Описание
Карбид кальция (формула молекулы: CaC2) — это важное химическое сырье, получаемое в результате химической обработки известняка. В 1892 г. Х. Майсан (французский) и Х. Уилсон (США) одновременно разработали метод производства карбида кальция, основанный на восстановлении в печи. В 1895 году Соединенные Штаты успешно достигли промышленного производства.Свойство карбида кальция связано с его чистотой. Его промышленный продукт в основном представляет собой смесь карбида кальция и оксида кальция, а также содержит следовые количества серы, фосфора, азота и других примесей. По мере увеличения содержания примесей цвет становится серым, от коричневого до черного. И температура плавления, и электрическая проводимость уменьшаются с уменьшением чистоты. Чистота промышленного продукта обычно составляет 80% с т.пл. составляет 1800 ~ 2000 ° C. При комнатной температуре он не вступает в реакцию с воздухом, но может иметь реакцию окисления при температуре выше 350 ℃ и взаимодействовать с азотом при 600 ~ 700 ℃ с образованием цианамида кальция.Карбид кальция при контакте с водой или паром выделяет ацетилен и выделяет большое количество тепла. CaC2 + 2h3O─ → C2h3 + Ca (OH) 2 + 125185.32J, из 1 кг чистого карбида кальция можно получить 366 л ацетилена 366 л (15 ℃, 0,1 МПа). Таким образом, для его хранения: карбид кальция следует хранить вдали от воды. Обычно его упаковывают в герметичный железный контейнер, а иногда хранят в сухом складе, при необходимости заполняя азотом.использует
Промышленность
Приложения
Льгота
Химическое производство
Производство ацетиленового газа
Сырье, CaC 2 + 2 H 2 O → C 2 H 2 + Ca (OH) 2
Производство цианамида кальция
Сырье, CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C
Производство различных производных ацетилена
Источник ацетиленового газа
Производство гидроксида кальция
Сырье, CaC 2 + 2 H 2 O → C 2 H 2 + Ca (OH) 2
Производство стали
Обессеривание чугуна (чугуна, чугуна и стали)
Обессеривающий агент
Как топливо в сталеплавильном производстве
Увеличить долю брака до жидкого чугуна
Ковшовые очистные сооружения
Мощный раскислитель
Горное дело, автомобили и уличное освещение
Карбидные лампы
Взаимодействовать с водой с образованием газообразного ацетилена, который может гореть, чтобы раскалиться
Фрукты
Плоды искусственного созревания
Источник ацетиленового газа
Сигнальные ракеты
Плавучие самовоспламеняющиеся корабельные сигнальные ракеты
Используется вместе с фосфидом кальция
Баллон газовый
Производство металлов и строительство
Источник ацетиленового газа
Обучение эксперименту
Реагент обучающий
Экспериментальный реактив
Реакция с водой
Карбид кальция сразу же вступит в реакцию при контакте с водой, образуя ацетилен и гидроксид кальция, что является подходом промышленного получения ацетилена (карбидный метод), уравнение реакции:CaC2 + 2h3O = C2h3 + Ca (OH) 2.
Поскольку это примесь карбида кальция, образующийся газообразный ацетилен обычно смешивается с небольшим количеством сероводорода, газообразного фосфина и других примесей, поэтому возникает неприятный запах. Карбид кальция получают из извести и кокса в электрической печи при высокой температуре 3000 ℃:
3C + CaO = CaC2 + CO.
При лабораторном приготовлении ацетилена из-за того, что реакция между карбидом кальция и водой очень жесткая, мы можем применить насыщенный рассол вместо воды, чтобы можно было получить чистый и плавный воздушный поток ацетилена.Карбид кальция не вступает в реакцию с хлоридом натрия.
Метод производства
В настоящее время метод восстановления в электропечи является единственным способом промышленного производства карбида кальция. Поместите оксид кальция и кокс для реакции восстановления при 2000 ~ 2200 ℃: CaO + 3C─ → CaC2 + CO-480644.64J, полученный расплавленный карбид кальция поступает в приемный резервуар снизу реактора, и мы получаем конечный продукт после охлаждение. Производство карбида кальция относится к высокотемпературным операциям с образованием относительно большого количества пыли и потреблением большого количества электроэнергии.В 1980-х годах производство одной тонны карбида кальция потребляло около 10 ~ 11 ГДж энергии в промышленности. Чтобы снизить энергопотребление, люди в основном применяют крупномасштабные закрытые печи из карбида кальция, чтобы уменьшить потери тепла, а также улучшить утилизацию окиси углерода.Химические свойства
серое или черное твердое вещество с запахом чеснокаФизические свойства
Серовато-черный кристалл ромбической формы; плотность 2,22 г / см 3 ; плавится при 2200 ° C; реагирует с водой.использует
Карбид кальция (CaC2) имеет запах чеснока и реагирует с водой с образованием газообразного ацетилена. плюс гидроксид кальция и тепло. В прошлом он использовался в шахтерских лампах для постоянного произвести небольшое пламя ацетилена, чтобы обеспечить некоторое освещение в угольных шахтах.использует
Карбид кальция является наиболее востребованным в промышленности карбидом, поскольку он играет важную роль в производстве ацетилена. В местах, где наблюдается нехватка нефти, карбид кальция используется в качестве исходного материала для производства ацетилена (выход 1 кг карбида составляет ~ 300 литров ацетилена), который, в свою очередь, может использоваться в качестве строительного блока для ряда органические химические вещества (например,грамм. винилацетат, ацетальдегид и уксусная кислота). В некоторых регионах ацетилен также используется для производства винилхлорида, сырья для производства ПВХ.Менее важное использование карбида кальция связано с производством удобрений. Он реагирует с азотом с образованием цианамида кальция, который является исходным материалом для производства цианамида (Ch3N2). Цианамид — это распространенный сельскохозяйственный продукт, используемый для стимуляции раннего листва.
Карбид кальция также можно использовать в качестве десульфуратора для производства углеродистой стали с низким содержанием серы.Кроме того, он используется в качестве восстановителя для получения металлов из их солей, например, для прямого восстановления сульфида меди до металлической меди.
Препарат
Карбид кальция (CaC2) получают путем нагревания смеси извести и углерода до температуры от 2000 до 2100 ° C (от 3632 до 3812 ° F) в электродуговой печи. При таких температурах известь восстанавливается углеродом до карбида кальция и окиси углерода (CO) в соответствии со следующей реакцией: CaO + 3C → CaC2 + COИзвесть для реакции обычно получают путем кальцинирования известняка в печи на территории завода.Источниками углерода для реакции являются нефтяной кокс, металлургический кокс и антрацитовый уголь. Поскольку примеси в загрузке печи остаются в продукте из карбида кальция, известь должна содержать не более 0,5% каждого из оксида магния, оксида алюминия и оксида железа, а также 0,004% фосфора. Кроме того, коксовая шихта должна быть с низким содержанием золы и серы. Анализы показывают, что для нефтяного кокса типично от 0,2 до 1,0 процента золы и от 5 до 6 процентов серы. Приблизительно 991 килограмм (кг) (2185 фунтов [фунтов]) извести, 683 кг (1506 фунтов) кокса и от 17 до 20 кг (от 37 до 44 фунтов) электродной пасты требуется для производства 1 мегаграмма (мг) (2205 фунтов). фунт) карбида кальция.
Реакция
Карбид кальция представляет собой серовато-черное твердое вещество, реагирует с водой с образованием газообразного ацетилена и гидроксида кальция, образующегося при температуре электропечи из оксида кальция и углерода.Общее описание
Твердое тело неправильной формы серовато-черного цвета. Используется для производства ацетилена и стали.Реакции воздуха и воды
Быстро реагирует с водой с образованием горючего газа ацетилена и основного гидроксида кальция.Может быть выделено достаточно тепла для воспламенения газа [Jones, G.W. BM Report Invest. 3755 1944].Профиль реактивности
Карбид кальция — восстановитель. Может бурно реагировать с окислителями. Порошковая смесь ацетилида, оксида железа и хлорида железа сильно горит при возгорании, образуя расплавленное железо. Карбид кальция раскаливается хлором, бромом или йодом при 245, 350 или 305 ° C соответственно [Mellor, 1946, Vol. 5, 862]. Карбид горит лампой накаливания при смешивании и нагревании с дифторидом свинца, магнием, хлористым водородом и хлоридом олова (II) [Mellor, 1946, 1940, 1946 и 1941] соответственно.Взаимодействие карбида кальция с метанолом с образованием метоксида кальция происходит интенсивно, но имеет индукционный период переменной продолжительности. Как только реакция начинается, выделение газообразного ацетилена происходит очень быстро, неопубликованные наблюдения [Bretherick 1995]. При смешивании карбида кальция с растворами нитрата серебра образуется ацетилид серебра, высокочувствительное взрывчатое вещество. Растворы соли меди будут вести себя аналогичным образом [Photogr. Sci. Eng., 1966, 10, 334]. Смесь карбида кальция и пероксида натрия взрывоопасна, как и карбид кальция и фторид перхлорида в виде газов при температуре 100–300 ° C.Опасность
Образует горючие и взрывоопасные газы и коррозионное твердое вещество с влагой.Опасность для здоровья
Это коррозионное твердое вещество. Поскольку он сильно реагирует на воду, контакт с кожей может вызвать ожог.Пожарная опасность
Поведение при пожаре: При намокании водой образуется легковоспламеняющийся газ ацетилен.Профиль безопасности
Реакция на контакт с влагой образует взрывоопасный газ ацетилен.Воспламеняется при контакте с влагой, кислотой или кислотные пары; выделяет тепло или воспламеняется пары. Средняя опасность взрыва. Реакция накала с Cl2 (245 ℃), Brz (350 ℃), IS (305 ℃), газ HCl + тепло, PbF2, Mg + тепло. Несовместим с Se, (KOH + Гл), AgNO3, Na2O2, SnCl2, S, вода. Смеси с хлоридом железа (IⅡ), железа (IⅡ) оксид, хлорид олова (Ⅱ) легко воспламеняются и гореть яростно. Бурная реакция с метанол после индукционного периода. Добавка к растворам нитрата серебра осаждает опасно взрывоопасное серебро ацетилид.Растворы солей меди ведут себя по аналогии. Также КАЛЬЦИЙ ГИДРОКСИД и АЦЕТИЛЕН.Продукты и сырье для получения карбида кальция
Сырье
Химические характеристики карбида кальция и его реакции с водой
[Депонировать фотографии]Карбид кальция — это химическое соединение кальция и углерода, которое в чистом виде представляет собой белое кристаллическое вещество.Получают по реакции
Ca + 2C → CaC₂
Карбид кальция [Викимедиа]Карбид кальция имеет большое практическое значение. Он также известен как ацетилид кальция.
Химические характеристики карбида кальция
Карбид кальция не летуч и не растворяется ни в одном известном растворителе. При взаимодействии с водой образуется газообразный ацетилен и гидроксид кальция.Его плотность составляет 2,22 г / см³. Его температура плавления составляет 2160 ° C, а температура кипения — 2300 ° C. Так как ацетилен, образующийся при контакте с водой, легко воспламеняется, вещество занесено в класс опасности 4.3.
Ацетилид кальция был впервые получен немецким химиком Фридрихом Вёлером в 1862 году, когда он нагрел сплав цинка и кальция с углем. Ученый описал реакцию карбида кальция с водой. Карбид кальция активно реагирует даже со следами Н₂O, выделяя большое количество тепла.Если воды недостаточно, образовавшийся ацетилид самовозгорается. Ацетилид кальция бурно реагирует с водными растворами щелочей и разбавленных неорганических кислот. Эти реакции высвобождают ацетилид. Обладая сильными восстановительными свойствами, CaC₂ восстанавливает все оксиды металлов до чистых металлов или превращает их в карбиды.
Карбид кальция легче получить из его оксида, чем из самого кальция, так как оксид восстанавливается при температурах выше 2000 ° C.Сочетание металла и карбона:
CaO + 3C → CO ↑ + CaC₂
Реакция протекает в электродуговой печи, где нагревается смесь негашеной извести и кокса или антрацита. Технический продукт имеет серый цвет из-за наличия свободного углерода, оксида кальция, фосфида, сульфида и других химических соединений. CaC₂ составляет 80-85% продукта по массе.
Использование карбида кальция
В прошлом карбид кальция использовался в карбидных лампах, где он служил источником ацетиленового пламени.В наши дни эти лампы все еще используются для питания маяков и маяков, а также при исследовании пещер. CaC₂ также служит сырьем для разработки химических технологий, в первую очередь синтетического каучука. Карбид кальция также используется для производства винилхлорида, ацетиленовой сажи, акрилонитрила, уксусной кислоты, ацетона, этилена, стирола и синтетических смол.
Старая карбидная лампа шахтера [Депонировать фотографии]В металлургии карбид кальция используется для раскисления металлов и снижения содержания в них кислорода и серы (десульфурация).Карбид кальция используется для производства порошкового карбида, регулятора роста растений. Для получения одной тонны CaC₂ требуется 3000 кВт / ч электроэнергии. По этой причине производство вещества выгодно только при низких затратах на электроэнергию. В то же время производство карбида кальция во всем мире постоянно увеличивается.
Карбид кальция — реакция с водой
При реакции карбида кальция с водой выделяется ацетилен:
2H₂O + CaC₂ → C₂H₂ ↑ + Ca (OH) ₂
Ацетилен — это промышленное вещество с неприятным запахом, вызванным содержащимися в нем примесями (NH₃, H₂S, PH₃ и др.).В чистом виде ацетилен представляет собой бесцветный газ с характерным слабым запахом, растворяется в воде.
Сварщик с помощью ацетиленовой горелки [Депонировать фотографии]Можно использовать простой эксперимент, чтобы продемонстрировать реакцию карбида кальция с водой: налейте воду в бутылку объемом 1,5 л, быстро добавьте несколько частей карбида кальция и закройте бутылку пробкой.В результате реакции между карбидом кальция и водой ацетилен собирается в бутылке по мере роста давления. Как только реакция прекратится, поместите в бутылку горящий лист бумаги — это должен вызвать взрыв, сопровождаемый огненным облаком. Поскольку в результате реакции стенки бутылки могут лопнуть, этот эксперимент опасен и должен проводиться только при строгом соблюдении мер безопасности.
Внимание! Не пытайтесь проводить эти эксперименты без профессионального надзора! Здесь можно найти эксперименты с пламенем, которые можно спокойно проводить дома
Чтобы продемонстрировать реакцию карбида кальция с водой, эксперимент можно повторить в модифицированном виде — с использованием шестилитрового баллона.В этом случае компоненты должны быть взвешены с высокой точностью, потому что чем больше радиус бутылки, тем меньше емкость может выдерживать высокое давление (при одинаковых материалах и одинаковой толщине стенок). Бутылка с большой емкостью имеет большой радиус, но стенки у нее примерно такие же — соответственно, она менее устойчива к давлению. Чтобы предотвратить его взрыв, необходимо заранее рассчитать количество карбида кальция. Кальций имеет молярную массу 40 г / моль, а углерод 12 г / моль, поэтому молярная масса карбида кальция составляет около 64 г / моль.Соответственно, из 64 г карбида получится 22,4 л ацетилена. Объем баллона составляет 6 л, а давление выросло примерно на 4 атмосферы.
Бутылка должна выдерживать пять атмосфер: для проведения эксперимента берем около 64 г карбида кальция и около 0,5 л воды. Поместите кусок карбида в небольшой пакет. Вставьте пакет в бутылку, затем быстро закройте бутылку пробкой. Реакция карбида кальция с водой продолжается несколько минут, бутылка набухает и процесс сопровождается громкими хлопками, но бутылка должна это выдержать.
Шаровая модель молекулы ундекана [Викимедиа]После завершения выделения ацетилена поместите горячую тряпку, смоченную хендеканом, на пробку бутылки, затем отойдите на максимально безопасное расстояние. Вскоре вы увидите ярко-желтую вспышку, и из бутылки выйдет фонтан пламени высотой до 4 метров. Это приведет к сгоранию пробки и деформации бутылки, но она должна остаться нетронутой.Этот эксперимент необходимо проводить на открытом воздухе, вдали от легковоспламеняющихся и взрывоопасных предметов. Обязательно соблюдайте все соответствующие меры безопасности.
Карбид кальция представляет собой химическое соединение с формулой CaC 2 . Материал бесцветный, но большинство образцов имеют вид от черного до серовато-белого цвета, в зависимости от сорта. Его используют как источник ацетилена. Рекомендуемые дополнительные знанияПроизводствоКарбид кальция производится промышленным способом в электродуговой печи, загружаемой смесью извести и кокса при температуре около 2000 ° C, этот метод не изменился с момента его изобретения в 1888 году:
Высокая температура, необходимая для этой реакции, практически недостижима при традиционном сжигании, поэтому реакцию проводят в дуговой электропечи с графитовыми электродами.Полученный карбидный продукт обычно содержит около 80% карбида кальция по весу. Карбид измельчается с образованием небольших комков размером от нескольких до 50 мм. Примеси концентрируются в более мелких фракциях. Содержание CaC 2 в продукте определяют путем измерения количества ацетилена, образующегося при гидролизе. Например, британские и немецкие стандарты содержания более крупных фракций составляют 295 л / кг и 300 л / кг соответственно. Примеси, присутствующие в карбиде, включают фосфид, который при гидролизе дает фосфин. [1] Эта реакция была важной частью промышленной революции в химии. В США это произошло в результате огромного количества дешевой гидроэлектроэнергии, высвобожденной из Ниагарского водопада до начала 20-го века. Метод производства в электродуговой печи был независимо открыт Т. Л. Уилсоном и Х. Муассаном в 1888 и 1892 годах. [2] [3] Кристаллическая структураЧистый карбид кальция — бесцветное твердое вещество.Обычная кристаллическая форма при комнатной температуре представляет собой искаженную структуру каменной соли с параллельными элементами C 2 2-. [4] ПриложенияПроизводство ацетиленаРеакция карбида кальция с водой была открыта Фридрихом Велером в 1862 году.
Эта реакция является основой промышленного производства ацетилена и является наиболее важной. использование карбида кальция.В Китае ацетилен, полученный из карбида кальция, остается сырьем для химической промышленности, в частности, для производства поливинилхлорида, ПВХ. Ацетилен местного производства более экономичен, чем импортная нефть. [5] Производство карбида кальция в Китае увеличивается. В 2005 году объем производства составил 8,94 миллиона тонн при мощности производства 17 миллионов тонн. [6] В США, Европе и Японии потребление в целом снижается. [7] Уровень производства в США в 1990 году составлял 236 000 тонн в год. [4] Производство цианамида кальцияКарбид кальция реагирует с азотом при высокой температуре с образованием цианамида кальция:
Цианамид кальция используется в качестве удобрения. Гидролизуется до цианамида, H 2 NCN. [4] Сталеплавильное производствоКарбид кальция применяется:
Карбидные лампы
Карбид кальция использовался в карбидных лампах, в которых вода капает на карбид и образовавшийся ацетилен воспламеняется. Эти лампы не использовались на угольных шахтах, где присутствие взрывоопасного газа метана представляло серьезную опасность. Присутствие взрывоопасных газов в угольных шахтах привело к горной лампе безопасности.Однако карбидные лампы широко использовались на сланцевых, медных и оловянных рудниках, но теперь большинство из них заменены электрическими лампами. Карбидные лампы все еще используются некоторыми спелеологами, исследующими пещеры и другие подземные области, [8] , хотя их все чаще заменяют светодиодными лампами. Они также широко использовались в качестве головных фар в ранних автомобилях, хотя в этом приложении они также устарели, будучи полностью замененными электрическими лампами. Другое применениеПри созревании фруктов он используется как источник газообразного ацетилена, который является агентом созревания (аналогично этилену). [9] Он до сих пор используется в Нидерландах и Бельгии по традиционному обычаю под названием Carbidschieten (Стрельба из карбида). Для создания взрыва карбид и вода заливаются в маслобойку с крышкой. Зажигание обычно производится фонарем. В некоторых деревнях в Нидерландах по старинной традиции запускают несколько молочных маслобойнов подряд. Старая традиция исходит из старой языческой религии — изгонять духов. Используется в игрушечных пушках (см. Пушка Большого взрыва), а также в бамбуковых пушках. Ф. Б. Абелес и Х. Э. Гахаган, III (1968). «Поглощение: роль этилена, аналогов этилена, двуокиси углерода и кислорода». Plant Physiol. 43 (8): 1255-1258. |
КАРБИД КАЛЬЦИЯ | CAMEO Chemicals
Химический лист данных
Химические идентификаторы
В Поля химического идентификатора включать общие идентификационные номера, NFPA алмаз U.S. Знаки опасности Министерства транспорта и общие описание химического вещества. Информация в CAMEO Chemicals поступает из множества источники данных.| Номер CAS | Номер ООН / NA | Этикетка опасности DOT | Код USCG CHRIS |
|---|---|---|---|
| Карманный справочник NIOSH | Международная карта химической безопасности | ||
| никто | |||
NFPA 704
| Алмаз | Опасность | Значение | Описание |
|---|---|---|---|
| Здоровье | 3 | Может вызвать серьезные или необратимые травмы. | |
| Воспламеняемость | 3 | Может воспламеняться практически при любых температурах окружающей среды. | |
| Нестабильность | 0 | Обычно стабильно даже в условиях пожара. | |
| Специальный | Вт | Реагирует бурно или взрывно с водой. |
(NFPA, 2010)
Общее описание
Твердое тело неправильной формы серовато-черного цвета. Используется для производства ацетилена и стали.
Опасности
Оповещения о реактивности
- Сильный восстановитель
- Водореактивный
Реакции воздуха и воды
Быстро реагирует с водой с образованием горючего газа ацетилена и основного гидроксида кальция.Может быть выделено достаточно тепла для воспламенения газа [Jones, G.W. BM Report Invest. 3755 1944].
Пожарная опасность
Поведение при пожаре: При намокании водой образуется легковоспламеняющийся газ ацетилен. (USCG, 1999)
Опасность для здоровья
Раздражение глаз и кожи (USCG, 1999)
Профиль реактивности
КАРБИД КАЛЬЦИЯ — восстановитель. Может бурно реагировать с окислителями. Порошковая смесь ацетилида, оксида железа и хлорида железа сильно горит при возгорании, образуя расплавленное железо.Карбид кальция раскаливается хлором, бромом или йодом при 245, 350 или 305 ° C соответственно [Mellor, 1946, Vol. 5, 862]. Карбид горит лампой накаливания при смешивании и нагревании с дифторидом свинца, магнием, хлористым водородом и хлоридом олова (II) [Mellor, 1946, 1940, 1946 и 1941] соответственно. Взаимодействие карбида кальция с метанолом с образованием метоксида кальция происходит интенсивно, но имеет индукционный период переменной продолжительности. Как только реакция начинается, выделение газообразного ацетилена происходит очень быстро, неопубликованные наблюдения [Bretherick 1995].При смешивании карбида кальция с растворами нитрата серебра образуется ацетилид серебра, высокочувствительное взрывчатое вещество. Растворы соли меди будут вести себя аналогичным образом [Photogr. Sci. Eng., 1966, 10, 334]. Смесь карбида кальция и пероксида натрия взрывоопасна, как и карбид кальция и перхлорилфторид в виде газов при температуре 100–300 ° C.
Принадлежит к следующей реактивной группе (-ам)
Потенциально несовместимые абсорбенты
Информация отсутствует.
Ответные рекомендации
В Поля рекомендаций ответа включать расстояния изоляции и эвакуации, а также рекомендации по пожаротушение, противопожарное реагирование, защитная одежда и первая помощь.В информация в CAMEO Chemicals поступает из различных источники данных.Изоляция и эвакуация
Выдержка из руководства ERG 138 [Вещества — реагирующие с водой (выделяющие легковоспламеняющиеся газы)]:В качестве немедленной меры предосторожности изолировать зону разлива или утечки во всех направлениях на расстоянии не менее 50 метров (150 футов) для жидкостей и не менее 25 метров ( 75 футов) для твердых тел.
РАЗЛИВ: при необходимости увеличьте в направлении ветра изоляционное расстояние, указанное выше.
ПОЖАР: Если цистерна, железнодорожный вагон или автоцистерна вовлечены в пожар, ВЫЙДИТЕ на 800 метров (1/2 мили) во всех направлениях; также рассмотрите возможность начальной эвакуации на 800 метров (1/2 мили) во всех направлениях. (ERG, 2016)
Пожарная
Выдержка из руководства ERG 138 [Вещества — реагирующие с водой (выделяющие легковоспламеняющиеся газы)]:НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ ВОДУ ИЛИ ПЕНУ.
МАЛЫЙ ПОЖАР: Сухие химикаты, кальцинированная сода, известь или песок.
БОЛЬШОЙ ПОЖАР: СУХОЙ песок, сухой химикат, кальцинированная сода или известь или удалиться с места и дать гореть огню.Уберите контейнеры из зоны пожара, если это можно сделать без риска.
ПОЖАР, СВЯЗАННЫЙ С МЕТАЛЛАМИ ИЛИ ПОРОШКАМИ (АЛЮМИНИЙ, ЛИТИЙ, МАГНИЙ И Т.Д.): используйте сухой химикат, СУХИЙ песок, порошок хлорида натрия, порошок графита или порошок Met-L-X®; кроме того, для лития вы можете использовать порошок Lith-X® или медный порошок. Также см. Руководство ERG 170.
ПОЖАР, УЧАСТВУЮЩИЙ В ЦИСТЕРНАХ ИЛИ АВТОМОБИЛЬНЫХ / ПРИЦЕПНЫХ НАГРУЗКАХ: тушите пожар с максимального расстояния или используйте необслуживаемые держатели шлангов или контрольные сопла. Не допускайте попадания воды внутрь контейнеров.После того, как огонь полностью погаснет, охладите емкости затопленным количеством воды. Немедленно удалиться в случае появления шума из вентиляционных устройств безопасности или изменения цвета бака. ВСЕГДА держитесь подальше от танков, охваченных огнем. (ERG, 2016)
Non-Fire Response
Выдержка из руководства ERG 138 [Вещества — реагирующие с водой (выделяющие легковоспламеняющиеся газы)]:УДАЛИТЬ все источники воспламенения (запрещается курить, факелы, искры или пламя в непосредственной близости). Не касайтесь пролитого материала и не ходите по нему.Остановите утечку, если вы можете сделать это без риска. Используйте водяное распыление, чтобы уменьшить испарения или отвести облако пара. Не допускайте попадания сточных вод на разлитый материал. НЕ ПОЛИВАЙТЕ ВОДУ на пролитое вещество или внутрь контейнеров.
НЕБОЛЬШОЙ РАЗЛИВ: Покройте СУХОЙ землей, СУХИМ песком или другим негорючим материалом, а затем накройте пластиковым листом, чтобы минимизировать распространение или контакт с дождем. Дайка для последующей утилизации; не применяйте воду без указаний.
РАЗЛИВ ПОРОШКА: Накройте рассыпанный порошок пластиковым листом или брезентом, чтобы свести к минимуму распространение и сохранить порошок сухим.ЗАПРЕЩАЕТСЯ УБИРАТЬ ИЛИ УТИЛИЗАЦИЯ, ЗА ИСКЛЮЧЕНИЕМ НАЗНАЧЕНИЯ СПЕЦИАЛИСТА. (ERG, 2016)
Одежда защитная
Очки химической безопасности и (для тех, кто подвергается воздействию необычно пыльных операций) респиратор, например, одобренный Горным бюро США для « вредной пыли » (USCG, 1999).
Ткани для костюмов DuPont Tychem®
Нет доступной информации.
Первая помощь
ВДЫХАНИЕ ПЫЛИ: удалите из зоны дальнейшего воздействия и вызовите врача.КОЖА: промыть большим количеством воды.
ГЛАЗА: промыть чистой проточной водой из фонтана для промывания глаз в течение не менее 15 мин. и обратитесь за медицинской помощью. (USCG, 1999)
Физические свойства
Точка воспламенения: данные недоступны
Нижний предел взрываемости (НПВ): данные недоступны
Верхний предел взрываемости (ВПВ): данные недоступны
Температура самовоспламенения: Не горючий (USCG, 1999)
Точка плавления: данные недоступны
Давление пара: данные недоступны
Плотность пара (относительно воздуха): данные отсутствуют
Удельный вес: 2.22 при 64,4 ° F (USCG, 1999)
Точка кипения: данные недоступны
Молекулярный вес: 64,1 (USCG, 1999)
Растворимость в воде: данные отсутствуют
Потенциал ионизации: данные недоступны
IDLH: данные недоступны
AEGL (рекомендуемые уровни острого воздействия)
Нет доступной информации AEGL.ERPG (Руководство по планированию реагирования на чрезвычайные ситуации)
Информация по ERPG отсутствует.PAC (Критерии защитного действия)
| Химическая промышленность | PAC-1 | PAC-2 | PAC-3 |
|---|---|---|---|
| Карбид кальция (75-20-7) | 120 мг / м3 | 1300 мг / м3 | 7900 мг / м3 |
(DOE, 2016)
Нормативная информация
В Поля нормативной информации включать информацию из U.S. Сводный список раздела III Агентства по охране окружающей среды Списки, химический объект Министерства внутренней безопасности США Стандарты борьбы с терроризмом, и Управления по охране труда и здоровья США Стандартный список управления производственной безопасностью особо опасных химических веществ (подробнее об этих источники данных).Сводный список списков EPA
| Нормативное название | Номер CAS / 313 Код категории | EPCRA 302 EHS TPQ | EPCRA 304 EHS RQ | CERCLA RQ | EPCRA 313 TRI | RCRA Код | CAA 112 (r) RMP TQ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Карбид кальция | 75-20-7 | 10 фунтов |
(Список списков EPA, 2015)
Стандарты по борьбе с терроризмом для химических объектов DHS (CFATS)
Нет нормативной информации.Список стандартов управления безопасностью процессов (PSM) OSHA
Нет нормативной информации.Альтернативные химические названия
В этом разделе представлен список альтернативных названий этого химического вещества, включая торговые наименования и синонимы.
- АЦЕТИЛЕНОГЕН
- АЦЕТИЛИД КАЛЬЦИЯ
- АЦЕТИЛИД КАЛЬЦИЯ (CA (C2))
- КАРБИД КАЛЬЦИЯ
- ДИКАРБИД КАЛЬЦИЯ
- КАРБИД
- ЭТИН, ПРОИЗВОДНОЕ КАЛЬЦИЯ.
определение карбида кальция и синонимов карбида кальция (английский)
Карбид кальция.
Карбид кальция — химическое соединение с химической формулой CaC 2 . Его основное промышленное применение — производство ацетилена и цианамида кальция. [2]
Чистый материал бесцветен, однако куски технического карбида кальция серого или коричневого цвета и состоят только на 80-85% из CaC 2 (остальное — CaO, Ca 3 P 2 , CaS, Ca 3 N 2 , SiC и др.). Из-за присутствия PH 3 , NH 3 и H 2 S технический карбид кальция имеет характерный запах, который некоторые находят неприятным.
Производство
Карбид кальция получают промышленным способом в электродуговой печи из смеси извести и кокса при температуре около 2000 ° C. Этот метод не изменился с момента его изобретения в 1888 году:
- CaO + 3 C → CaC 2 + CO
Высокая температура, необходимая для этой реакции, практически недостижима при традиционном сжигании, поэтому реакцию проводят в электродуговой печи с графитовыми электродами.Полученный карбидный продукт обычно содержит около 80% карбида кальция по весу. Карбид измельчается, чтобы получить небольшие комочки размером от нескольких до 50 мм. Примеси концентрируются в более мелких фракциях. Содержание CaC 2 в продукте определяют путем измерения количества ацетилена, образующегося при гидролизе. Например, британские и немецкие стандарты содержания более крупных фракций составляют 295 л / кг и 300 л / кг соответственно. Примеси, присутствующие в карбиде, включают фосфид, который при гидролизе дает фосфин. [3]
Эта реакция была важной частью промышленной революции в химии и стала возможной в США в результате огромного количества недорогой гидроэлектроэнергии, производимой на Ниагарском водопаде до начала 20-го века.
Метод производства в электродуговой печи был независимо открыт Т. Л. Уилсоном и Х. Муассаном в 1888 и 1892 годах. [4] [5]
Кристаллическая структура
Чистый карбид кальция — бесцветное твердое вещество.Обычная кристаллическая форма при комнатной температуре представляет собой искаженную структуру каменной соли с параллельными элементами C 2 2-. [6]
Приложения
Производство ацетилена
Реакция карбида кальция с водой с образованием ацетилена и гидроксида кальция была открыта Фридрихом Вёлером в 1862 году.
- CaC 2 + 2 H 2 O → C 2 H 2 + Ca (OH) 2
Эта реакция является основой промышленного производства ацетилена и основным промышленным применением карбида кальция.
В Китае ацетилен, полученный из карбида кальция, остается сырьем для химической промышленности, в частности, для производства поливинилхлорида. Ацетилен местного производства более экономичен, чем использование импортного масла. [7] Производство карбида кальция в Китае увеличивается. В 2005 году объем производства составил 8,94 миллиона тонн при мощности производства 17 миллионов тонн. [8]
В США, Европе и Японии потребление карбида кальция в целом снижается. [9] Уровень производства в США в 1990-е годы составлял 236 000 тонн в год. [6]
Производство цианамида кальция
Карбид кальция реагирует с азотом при высокой температуре с образованием цианамида кальция:
- CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C
Цианамид кальция используется в качестве удобрения. Гидролизуется до цианамида, H 2 NCN. [6]
Сталеплавильное производство
Карбид кальция используется:
Карбидные лампы
Основная статья: Карбидная лампаГорит карбидная лампа
Карбид кальция используется в карбидных лампах, в которых вода капает на карбид, а образовавшийся ацетилен воспламеняется.Эти лампы можно было использовать, но они были опасны на угольных шахтах, где присутствие горючего газа метана представляло серьезную опасность. Присутствие горючих газов в угольных шахтах привело к появлению ламп безопасности шахтеров, таких как лампа Дэви, в которой проволочная сетка снижает риск воспламенения метана. Тем не менее, карбидные лампы по-прежнему широко использовались на сланцевых, медных и оловянных рудниках, где метан не представляет серьезной опасности, но большинство горняков теперь заменены электрическими лампами.
Карбидные лампы все еще используются в горнодобывающей промышленности в некоторых менее богатых странах, например, на серебряных рудниках недалеко от Потоси, Боливия.Карбидные лампы все еще используются некоторыми спелеологами, исследующими пещеры и другие подземные области, [10] , хотя в этом случае их все чаще заменяют светодиодными.
Карбидные лампы также широко использовались в качестве фар в ранних автомобилях, мотоциклах и велосипедах, но были полностью заменены электрическими лампами. [11]
Другое применение
При созревании фруктов карбид кальция иногда используется в качестве источника газообразного ацетилена, который является агентом созревания, подобным этилену. [12] [13]
Карбид кальция используется в игрушечных пушках, таких как Big-Bang Cannon, а также в бамбуковых пушках.
Карбид кальция вместе с фосфидом кальция используется в плавающих самовоспламеняющихся морских сигнальных ракетах, таких как те, которые производятся Ассоциацией защиты морской жизни Холмса.
В Нидерландах карбид кальция до сих пор используется в традиционном новогоднем обычае под названием Carbidschieten (Стрельба из карбида). «объяснение Карбида Шитена». http://www.carbidbus.nl/Carbid1/Carbidschieten_The_dutch_favou/carbidschieten_the_dutch_favou.html. Проверено 6 июня 2009.