- Kết cấu
- Danh pháp
- Tính chất
- Tình trạng thể chất
- Trọng lượng phân tử
- Độ nóng chảy
- Điểm sôi
- Tỉ trọng
- Tính chất hóa học
- Thu được
- Các ứng dụng
- Trong sản xuất axetylen
- Giảm lượng khí thải CO
- Để thu được canxi cyanamide
- Trong ngành luyện kim
- Trong các mục đích sử dụng khác nhau
- Ngừng sử dụng
- Rủi ro
- Người giới thiệu
Các cacbua canxi là một hợp chất vô cơ bao gồm các yếu tố canxi (Ca) và cacbon (C). Công thức hóa học của nó là CaC 2 . Nó là một chất rắn có thể không màu đến hơi vàng hoặc trắng xám, và thậm chí là màu đen tùy thuộc vào các tạp chất mà nó chứa.
Một trong những phản ứng hóa học quan trọng nhất của CaC 2 là phản ứng xảy ra với H 2 O trong nước, trong đó nó tạo thành axetylen HC≡CH. Vì lý do này, nó được sử dụng để thu nhận axetylen trong công nghiệp. Do phản ứng tương tự với nước, nó được dùng để làm chín trái cây, trong súng giả và pháo sáng hải quân.
Canxi cacbua rắn CaC 2 . Ondřej Mangl / Miền công cộng. Nguồn: Wikimedia Commons.
Phản ứng của CaC 2 với nước cũng tạo ra bùn hữu ích để điều chế clinker (một thành phần của xi măng), tạo ra ít carbon dioxide (CO 2 ) hơn so với phương pháp sản xuất xi măng truyền thống.
Với nitơ (N 2 ), cacbua canxi tạo thành canxi xyanamit, được dùng làm phân bón. CaC 2 cũng được sử dụng để loại bỏ lưu huỳnh khỏi một số hợp kim kim loại.
Một thời gian trước đây CaC 2 đã được sử dụng trong cái gọi là đèn cacbua, nhưng chúng không còn phổ biến nữa vì chúng nguy hiểm.
Kết cấu
Canxi cacbua là một hợp chất ion và được tạo thành từ ion canxi Ca 2+ và cacbua hoặc ion axetylua C 2 2- . Ion cacbua được tạo thành từ hai nguyên tử cacbon liên kết ba với nhau.
Cấu trúc hóa học của canxi cacbua. Tác giả: Hellbus. Nguồn: Wikimedia Commons.
Cấu trúc tinh thể của CaC 2 có nguồn gốc từ cấu trúc lập phương (giống như cấu trúc của natri clorua NaCl), nhưng khi ion C 2 2- kéo dài, cấu trúc trở nên méo mó và trở thành tứ giác.
Danh pháp
- Canxi cacbua
- Canxi cacbua
- Canxi acetylide
Tính chất
Tình trạng thể chất
Chất rắn kết tinh khi tinh khiết không màu, nhưng nếu bị nhiễm các hợp chất khác, nó có thể có màu trắng vàng hoặc từ xám đến đen.
Canxi cacbua CaC 2 có lẫn tạp chất. Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Nguồn: Wikimedia Commons.
Trọng lượng phân tử
64,0992 g / mol
Độ nóng chảy
2160 ºC
Điểm sôi
CaC 2 sôi ở 2300ºC và bị phân hủy. Điểm sôi phải được đo trong môi trường trơ, tức là không có oxy hoặc hơi ẩm.
Tỉ trọng
2,22 g / cm 3
Tính chất hóa học
Canxi cacbua phản ứng với nước tạo thành axetylen HC≡CH và canxi hiđroxit Ca (OH) 2 :
CaC 2 + 2 H 2 O → HC≡CH + Ca (OH) 2
Axetylen dễ cháy, do đó trong điều kiện độ ẩm CaC 2 có thể dễ cháy. Tuy nhiên, khi khô thì không.
Canxi cacbua CaC 2 với nước tạo thành axetylen HC≡CH, một hợp chất dễ cháy. Kristina Kravets / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Nguồn: Wikimedia Commons.
Canxi cacbua phản ứng với nitơ N 2 để tạo thành canxi xyanamit CaCN 2 :
CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C
Thu được
Canxi cacbua được sản xuất công nghiệp trong lò điện hồ quang bắt đầu từ hỗn hợp canxi cacbonat (CaCO 3 ) và cacbon (C) chịu nhiệt độ 2000 ° C. Phản ứng được tóm tắt như sau:
CaCO 3 + 3 C → CaC 2 + CO ↑ + CO 2 ↑
Hoặc cũng có thể:
CaO + 3 C → CaC 2 + CO ↑
Trong lò điện hồ quang, một hồ quang điện được tạo ra giữa hai điện cực graphit, điện cực này chống lại nhiệt độ cao được hình thành. Canxi cacbua có độ tinh khiết 80-85% thu được.
Các ứng dụng
Trong sản xuất axetylen
Trong công nghiệp, phản ứng của canxi cacbua với nước được sử dụng để sản xuất axetylen C 2 H 2 .
CaC 2 + 2 H 2 O → HC≡CH + Ca (OH) 2
Đây là công dụng quan trọng nhất của canxi cacbua. Ở một số quốc gia, axetylen được đánh giá cao, vì nó cho phép sản xuất polyvinyl clorua, một loại nhựa. Hơn nữa, axetylen được sử dụng để hàn ở nhiệt độ cao.
Ngọn lửa axetilen HC≡CH dùng để hàn kim loại ở nhiệt độ rất cao. Tác giả: Shutterbug75. Nguồn: Pixabay.
Giảm lượng khí thải CO
Phần còn lại thu được từ việc thu nhận axetylen bắt đầu từ CaC 2 (còn được gọi là "cặn canxi cacbua" hoặc "cặn canxi cacbua") được sử dụng để thu được clinker hoặc bê tông.
Bùn canxi cacbua có hàm lượng canxi hydroxit (Ca (OH) 2 ) cao (khoảng 90%), một số canxi cacbonat (CaCO 3 ) và có độ pH lớn hơn 12.
Dư lượng canxi cacbua có thể được sử dụng trong hoạt động xây dựng để chuẩn bị bê tông, do đó làm giảm việc tạo ra CO 2 trong ngành công nghiệp này. Tác giả: Engin Akyurt. Nguồn: Pixabay.
Vì những lý do này, nó có thể phản ứng với SiO 2 hoặc Al 2 O 3, tạo thành một sản phẩm tương tự như sản phẩm thu được từ quá trình hydrat hóa xi măng.
Một trong những hoạt động của con người tạo ra nhiều khí thải CO 2 nhất là ngành xây dựng. CO 2 được tạo ra do thoát ra khỏi canxi cacbonat trong quá trình phản ứng tạo thành bê tông.
Sử dụng bùn cacbua canxi để thay thế canxi cacbonat (CaCO 3 ) đã làm giảm lượng khí thải CO 2 tới 39%.
Để thu được canxi cyanamide
Canxi cacbua cũng được sử dụng trong công nghiệp để thu được canxi xyanamit CaCN 2 .
CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C
Canxi xyanamit được sử dụng làm phân bón, vì với nước trong đất nó chuyển hóa thành xyanamit H2N = C = N, cung cấp nitơ cho cây trồng, một chất dinh dưỡng cần thiết cho cây.
Trong ngành luyện kim
Canxi cacbua được sử dụng để loại bỏ lưu huỳnh khỏi các hợp kim như ferronickel. CaC 2 được trộn với hợp kim nóng chảy ở 1550 ° C. Lưu huỳnh (S) phản ứng với canxi cacbua và tạo ra canxi sunfua CaS và cacbon C:
CaC 2 + S → 2 C + CaS
Loại bỏ lưu huỳnh được ưu tiên nếu quá trình trộn hiệu quả và hàm lượng cacbon trong hợp kim thấp. Canxi sunfua CaS nổi trên bề mặt của hợp kim nóng chảy từ nơi nó được gạn lọc và loại bỏ.
Trong các mục đích sử dụng khác nhau
Canxi cacbua đã được sử dụng để loại bỏ lưu huỳnh khỏi sắt. Cũng là nhiên liệu trong sản xuất thép và là chất khử oxy mạnh.
Nó được sử dụng để làm chín trái cây. Axetylen được tạo ra từ canxi cacbua với nước, làm chín trái cây, chẳng hạn như chuối.
Chuối có thể được làm chín bằng cách sử dụng canxi cacbua CaC 2 . Tác giả: Alexas Fotos. Nguồn: Pixabay.
Canxi cacbua được sử dụng trong súng giả để gây ra tiếng nổ lớn đặc trưng cho chúng. Tại đây cũng sử dụng sự hình thành axetylen, chất này phát nổ với tia lửa bên trong thiết bị.
CaC 2 được sử dụng để phát tín hiệu ngoài khơi trong pháo hiệu hải quân tự cháy.
Ngừng sử dụng
CaC 2 đã được sử dụng trong cái gọi là đèn cacbua. Hoạt động của chúng bao gồm nước nhỏ giọt trên cacbua canxi để tạo thành axetylen, chất này bốc cháy và theo cách này cung cấp ánh sáng.
Loại đèn này được sử dụng trong các mỏ than, nhưng việc sử dụng chúng đã bị ngừng do sự hiện diện của khí mêtan CH 4 trong các mỏ này. Khí này dễ cháy và ngọn lửa từ đèn cacbua có thể khiến nó bốc cháy hoặc phát nổ.
CAC 2 canxi cacbua đèn . SCEhardt / Miền công cộng. Nguồn: Wikimedia Commons.
Chúng được sử dụng rộng rãi trong các mỏ đá phiến, đồng và thiếc, và cả trong ô tô, xe máy và xe đạp thời kỳ đầu, làm đèn pha.
Hiện tại chúng đã được thay thế bằng đèn điện hoặc thậm chí là đèn LED. Tuy nhiên, chúng vẫn được sử dụng ở các nước như Bolivia, trong các mỏ bạc của Potosí.
Rủi ro
Canxi cacbua khô CaC 2 không dễ cháy nhưng khi có hơi ẩm, nó nhanh chóng tạo thành axetylen.
Để dập tắt một đám cháy trong các mặt của CAC 2 không bao giờ được sử dụng nước, bọt, carbon dioxide hoặc halogen bình chữa. Nên sử dụng cát hoặc natri hoặc canxi hydroxit.
Người giới thiệu
- Ropp, RC (2013). Nhóm 14 (C, Si, Ge, Sn và Pb) Hợp chất kiềm trong đất. Canxi cacbua. Trong Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Được khôi phục từ sciricalirect.com.
- Pohanish, RP (2017). C. Canxi cacbua. Trong Sổ tay về Hóa chất Độc hại và Nguy hiểm và Chất gây ung thư của Sittig (Ấn bản thứ bảy). Được khôi phục từ sciricalirect.com.
- Sun, H. và cộng sự. (2015). Tính chất của dư lượng canxi cacbua kết hợp hóa học và ảnh hưởng của nó đến tính chất xi măng. Tài liệu 2015, 8, 638-651. Đã khôi phục từ ncbi.nlm.nih.gov.
- Nie, Z. (2016). Vật liệu sinh thái và Đánh giá vòng đời. Nghiên cứu điển hình: Phân tích khí thải CO 2 của Clinker bùn canxi cacbua. Trong Sản xuất Vật liệu Tiên tiến Xanh và Bền vững. Được khôi phục từ sciricalirect.com.
- Crundwell, FK Et al. (2011). Tinh chế Molten Ferronickel. Loại bỏ lưu huỳnh. Trong luyện kim chiết xuất của nhóm kim loại niken, coban và bạch kim. Được khôi phục từ sciricalirect.com.
- Tressler, RE (2001). Gốm sứ kết cấu và nhiệt. Cacbua. Trong Encyclopedia of Materials Science and Technology. Được khôi phục từ sciricalirect.com.
- Cotton, F. Albert và Wilkinson, Geoffrey. (1980). Hóa học Vô cơ nâng cao. Ấn bản thứ tư. John Wiley và các con trai.