- Struktur
- Nomenklatur
- Eigenschaften
- Körperlicher Status
- Molekulargewicht
- Schmelzpunkt
- Siedepunkt
- Dichte
- Chemische Eigenschaften
- Erhalten
- Anwendungen
- Bei der Herstellung von Acetylen
- Bei der Reduzierung der CO-Emissionen
- Bei der Gewinnung von Calciumcyanamid
- In der metallurgischen Industrie
- In verschiedenen Anwendungen
- Nicht mehr verwendet
- Risiken
- Verweise
Das Calciumcarbid ist eine anorganische Verbindung, die aus den Elementen Calcium (Ca) und Kohlenstoff (C) besteht. Seine chemische Formel lautet CaC 2 . Es ist ein Feststoff, der je nach den darin enthaltenen Verunreinigungen farblos bis gelblich oder grauweiß und sogar schwarz sein kann.
Eine der wichtigsten chemischen Reaktionen von CaC 2 ist die, die mit Wasser H 2 O abläuft, in dem es Acetylen HC≡CH bildet. Aus diesem Grund wird es verwendet, um Acetylen industriell zu erhalten. Aufgrund der gleichen Reaktion mit Wasser wird es zum Reifen von Früchten, in falschen Waffen und in Flares verwendet.
Calciumcarbid CaC von zwei Feststoffen. Ondřej Mangl / Public Domain. Quelle: Wikimedia Commons.
Die Reaktion von CaC 2 mit Wasser erzeugt auch einen nützlichen Schlamm zur Herstellung von Klinker (einem Bestandteil von Zement), der im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Zement weniger Kohlendioxid (CO 2 ) erzeugt.
Calciumcarbid bildet mit Stickstoff (N 2 ) Calciumcyanamid, das als Dünger verwendet wird. CaC 2 wird auch verwendet, um Schwefel aus bestimmten Metalllegierungen zu entfernen.
Vor einiger Zeit wurde CaC 2 in sogenannten Hartmetalllampen verwendet, aber diese sind nicht mehr sehr häufig, weil sie gefährlich sind.
Struktur
Calciumcarbid ist eine ionische Verbindung und besteht aus dem Calciumion Ca 2+ und dem Carbid- oder Acetylidion C 2 2- . Das Carbidion besteht aus zwei Kohlenstoffatomen, die durch eine Dreifachbindung verbunden sind.
Chemische Struktur von Calciumcarbid. Verfasser: Hellbus. Quelle: Wikimedia Commons.
Die kristalline Struktur von CaC 2 leitet sich von der kubischen ab (wie die von Natriumchlorid NaCl), aber wenn das C 2 2 -Ion verlängert wird, wird die Struktur verzerrt und tetragonal.
Nomenklatur
- Calciumcarbid
- Calciumcarbid
- Calciumacetylid
Eigenschaften
Körperlicher Status
Kristalliner Feststoff, der, wenn er rein ist, farblos ist, aber wenn er mit anderen Verbindungen kontaminiert ist, kann er gelblich weiß oder grau bis schwarz sein.
Calciumcarbid CaC 2 mit Verunreinigungen. Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Quelle: Wikimedia Commons.
Molekulargewicht
64,0992 g / mol
Schmelzpunkt
2160 ºC
Siedepunkt
CaC 2 siedet bei 2300ºC unter Zersetzung. Der Siedepunkt muss unter einer inerten Atmosphäre gemessen werden, dh ohne Sauerstoff oder Feuchtigkeit.
Dichte
2,22 g / cm 3
Chemische Eigenschaften
Calciumcarbid reagiert mit Wasser unter Bildung von Acetylen HC≡CH und Calciumhydroxid Ca (OH) 2 :
CaC 2 + 2 H 2 O → HC≡CH + Ca (OH) 2
Acetylen ist brennbar, daher kann CaC 2 in Gegenwart von Feuchtigkeit brennbar sein. Wenn es trocken ist, ist es jedoch nicht.
Calciumcarbid CaC 2 bildet mit Wasser Acetylen HC≡CH, eine brennbare Verbindung. Kristina Kravets / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Quelle: Wikimedia Commons.
Calciumcarbid reagiert mit Stickstoff N 2 unter Bildung von Calciumcyanamid CaCN 2 :
CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C.
Erhalten
Calciumcarbid wird industriell in einem Lichtbogenofen ausgehend von einer Mischung aus Calciumcarbonat (CaCO 3 ) und Kohlenstoff (C) hergestellt, die einer Temperatur von 2000 ° C ausgesetzt wird. Die Reaktion ist wie folgt zusammengefasst:
CaCO 3 + 3 C → CaC 2 + CO ↑ + CO 2 ↑
Oder auch:
CaO + 3 C → CaC 2 + CO ↑
In einem Lichtbogenofen wird zwischen zwei Graphitelektroden ein Lichtbogen erzeugt, der den gebildeten hohen Temperaturen standhält. Man erhält ein Calciumcarbid mit einer Reinheit von 80-85%.
Anwendungen
Bei der Herstellung von Acetylen
Industriell wird die Reaktion von Calciumcarbid mit Wasser zur Herstellung von Acetylen C 2 H 2 verwendet .
CaC 2 + 2 H 2 O → HC≡CH + Ca (OH) 2
Dies ist die wichtigste Verwendung von Calciumcarbid. In einigen Ländern wird Acetylen hoch geschätzt, da es die Herstellung von Polyvinylchlorid ermöglicht, einer Art Kunststoff. Weiterhin wird Acetylen zum Schweißen bei hohen Temperaturen verwendet.
HC≡CH Acetylen Flamme zum Schweißen von Metallen bei sehr hohen Temperaturen. Autor: Shutterbug75. Quelle: Pixabay.
Bei der Reduzierung der CO-Emissionen
Die Reste, die aus der Gewinnung von Acetylen ausgehend von CaC 2 erhalten werden (auch als "Calciumcarbidschlamm" oder "Calciumcarbidrückstände" bezeichnet), werden zur Gewinnung von Klinker oder Beton verwendet.
Calciumcarbidschlamm hat einen hohen Gehalt an Calciumhydroxid (Ca (OH) 2 ) (etwa 90%), etwas Calciumcarbonat (CaCO 3 ) und einen pH-Wert von mehr als 12.
Calciumcarbidrückstände können bei der Bautätigkeit zur Herstellung von Beton verwendet werden, wodurch die Erzeugung von CO 2 in dieser Industrie verringert wird . Verfasser: Engin Akyurt. Quelle: Pixabay.
Aus diesen Gründen kann es mit SiO 2 oder Al 2 O 3 reagieren und ein Produkt bilden, das dem durch den Zementhydratationsprozess erhaltenen ähnlich ist.
Eine der menschlichen Aktivitäten, die die meisten CO 2 -Emissionen verursacht, ist die Bauindustrie. Das CO 2 wird erzeugt, indem es während der Reaktion unter Bildung von Beton aus dem Calciumcarbonat freigesetzt wird.
Es wurde festgestellt, dass die Verwendung von Calciumcarbidschlamm als Ersatz für Calciumcarbonat (CaCO 3 ) die CO 2 -Emissionen um 39% reduziert .
Bei der Gewinnung von Calciumcyanamid
Calciumcarbid wird auch industriell verwendet, um Calciumcyanamid CaCN 2 zu erhalten .
CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C.
Calciumcyanamid wird als Dünger verwendet, da es mit dem Bodenwasser in Cyanamid H2N = C = N umgewandelt wird, das Pflanzen mit Stickstoff versorgt, einem essentiellen Nährstoff für sie.
In der metallurgischen Industrie
Calciumcarbid wird verwendet, um Schwefel aus Legierungen wie Ferronickel zu entfernen. Das CaC 2 wird mit der geschmolzenen Legierung bei 1550 ° C gemischt . Schwefel (S) reagiert mit Calciumcarbid und produziert Calciumsulfid CaS und Kohlenstoff C:
CaC 2 + S → 2 C + CaS
Die Schwefelentfernung wird bevorzugt, wenn das Mischen effizient ist und der Kohlenstoffgehalt in der Legierung niedrig ist. Calciumsulfid CaS schwimmt auf der Oberfläche der geschmolzenen Legierung, von wo aus es dekantiert und verworfen wird.
In verschiedenen Anwendungen
Calciumcarbid wurde verwendet, um Schwefel aus Eisen zu entfernen. Auch als Brennstoff bei der Herstellung von Stahl und als starkes Desoxidationsmittel.
Es wird verwendet, um Früchte zu reifen. Acetylen wird aus Calciumcarbid mit Wasser erzeugt, wodurch die Reifung von Früchten wie Bananen induziert wird.
Bananen können mit Calciumcarbid CaC 2 gereift werden . Verfasser: Alexas Fotos. Quelle: Pixabay.
Calciumcarbid wird in Scheinpistolen verwendet, um das laute Knallgeräusch zu verursachen, das sie kennzeichnet. Hier wird auch die Bildung von Acetylen verwendet, das mit einem Funken im Gerät explodiert.
CaC 2 wird verwendet, um Offshore-Signale in selbstentzündlichen Marinefackeln zu erzeugen.
Nicht mehr verwendet
CaC 2 wurde in sogenannten Hartmetalllampen verwendet. Der Betrieb dieser besteht darin, Wasser auf das Calciumcarbid zu tropfen, um Acetylen zu bilden, das sich entzündet und auf diese Weise Licht liefert.
Diese Lampen wurden in Kohlengruben verwendet, aber ihre Verwendung wurde aufgrund der Anwesenheit von Methangas CH 4 in diesen Minen eingestellt. Dieses Gas ist brennbar und kann durch die Flamme der Hartmetalllampe entzündet oder explodiert werden.
CaC 2 Calciumcarbidlampe . SCEhardt / Public Domain. Quelle: Wikimedia Commons.
Sie wurden häufig in Schiefer-, Kupfer- und Zinnsteinminen sowie in frühen Automobilen, Motorrädern und Fahrrädern als Scheinwerfer oder Scheinwerfer eingesetzt.
Derzeit wurden sie durch elektrische Lampen oder sogar LED-Lampen ersetzt. Sie werden jedoch immer noch in Ländern wie Bolivien in den Silberminen von Potosí eingesetzt.
Risiken
Trockenes Calciumcarbid CaC 2 ist nicht brennbar, bildet jedoch in Gegenwart von Feuchtigkeit schnell Acetylen, das es ist.
Verwenden Sie niemals Wasser, Schaum, Kohlendioxid oder Halogenlöscher, um ein Feuer in Gegenwart von CaC 2 zu löschen. Es sollte Sand oder Natrium- oder Calciumhydroxid verwendet werden.
Verweise
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