Struttura, proprietà, produzione, usi del carburo di calcio (CaC2)

Il Carburo di Calcio È un composto inorganico formato dagli elementi calcio (Ca) e carbonio (C). La sua formula chimica è CaC_Due. È un solido che può essere da incolore a bianco giallastro o grigiastro e persino nero a seconda delle impurità che contiene.

Una delle sue reazioni chimiche più importanti di CaC_Due è quello che succede con l'acqua H_DueOppure, in cui si forma acetilene HC≡CH. Per questo motivo viene utilizzato per ottenere l'acetilene in modo industriale. A causa della stessa reazione con l'acqua, viene utilizzato per maturare frutti, in falsi cannoni e in razzi navali..

La reazione CaC_Due con l'acqua produce anche un fango utile per preparare il clinker (un componente del cemento), che produce meno anidride carbonica (CO_Due) rispetto al metodo tradizionale di produzione del cemento.

Con azoto (N_Due) il carburo di calcio forma la calciocianammide, che viene utilizzata come fertilizzante. Il CaC_Due è anche usato per rimuovere lo zolfo da alcune leghe metalliche.

Qualche tempo fa il CaC_Due Era usato nelle cosiddette lampade a carburo, ma queste non sono più molto comuni perché pericolose.

Indice articolo

• 1 Struttura
• 2 Nomenclatura
• 3 Proprietà
  • 3.1 Stato fisico
  • 3.2 Peso molecolare
  • 3.3 Punto di fusione
  • 3.4 Punto di ebollizione
  • 3.5 Densità
  • 3.6 Proprietà chimiche
• 4 Ottenimento
• 5 Usi
  • 5.1 Nella produzione di acetilene
  • 5.2 Nella riduzione delle emissioni di CO2
  • 5.3 Per ottenere calciocianammide
  • 5.4 Nell'industria metallurgica
  • 5.5 In vari usi
  • 5.6 Uso interrotto
• 6 Rischi
• 7 Riferimenti

Struttura

Il carburo di calcio è un composto ionico ed è costituito dallo ione calcio Ca^Due+ e lo ione carburo o acetiluro C_Due^Due-. Lo ione carburo è costituito da due atomi di carbonio uniti da un triplo legame.

La struttura cristallina di CaC_Due è derivato dal cubico (come il cloruro di sodio NaCl), ma come lo ione C._Due^Due- è allungata la struttura si deforma e diventa tetragonale.

Nomenclatura

• Carburo di Calcio
• Carburo di Calcio
• Acetiluro di calcio

Proprietà

Stato fisico

Solido cristallino che quando puro è incolore, ma se contaminato con altri composti può essere bianco giallastro o da grigiastro a nero.

Peso molecolare

64,0992 g / mol

Punto di fusione

2160 ºC

Punto di ebollizione

Il CaC_Due bolle a 2300 ºC con decomposizione. Il punto di ebollizione deve essere misurato in atmosfera inerte, cioè senza ossigeno o umidità..

Densità

2,22 g / cm³

Proprietà chimiche

Il carburo di calcio reagisce con l'acqua per formare acetilene HC≡CH e idrossido di calcio Ca (OH)_Due:

CaC_Due + 2 h_DueO → HC≡CH + Ca (OH)_Due

L'acetilene è infiammabile, quindi CaC in presenza di umidità_Due può essere infiammabile. Tuttavia, quando è asciutto non lo è.

Il carburo di calcio reagisce con l'azoto N_Due per formare calciocianammide CaCN_Due:

CaC_Due + N_Due → CaCN_Due + C

Ottenere

Il carburo di calcio viene prodotto industrialmente in un forno elettrico ad arco a partire da una miscela di carbonato di calcio (CaCO₃) e carbonio (C) che viene sottoposto ad una temperatura di 2000 ° C. La reazione è riassunta in questo modo:

Ladro₃ + 3 C → CaC_Due + CO ↑ + CO_Due↑

O anche:

CaO + 3 C → CaC_Due + CO ↑

In un forno ad arco elettrico viene prodotto un arco di elettricità tra due elettrodi di grafite, che resistono alle alte temperature che si formano. Si ottiene un carburo di calcio con una purezza dell'80-85%.

Applicazioni

Nella produzione di acetilene

Industrialmente, la reazione del carburo di calcio con l'acqua viene utilizzata per produrre acetilene C._DueH_Due.

CaC_Due + 2 h_DueO → HC≡CH + Ca (OH)_Due

Questo è l'uso più importante del carburo di calcio. In alcuni paesi, l'acetilene è molto apprezzato, poiché consente di produrre cloruro di polivinile, che è un tipo di plastica. Inoltre, l'acetilene viene utilizzato per saldare ad alte temperature.

Nella riduzione delle emissioni di CO_Due

I resti ottenuti dall'ottenimento di acetilene a partire da CaC_Due (chiamati anche "fanghi di carburo di calcio" o "residui di carburo di calcio") vengono utilizzati per ottenere clinker o cemento.

Il fango di carburo di calcio ha un alto contenuto di idrossido di calcio (Ca (OH)_Due) (circa il 90%), un po 'di carbonato di calcio (CaCO₃) e ha un pH maggiore di 12.

Per questi motivi può reagire con SiO_Due o Al_DueO₃ formando un prodotto simile a quello ottenuto dal processo di idratazione del cemento.

Una delle attività umane che produce più emissioni di CO_Due è l'industria delle costruzioni. Il CO_Due Viene generato ad est che si distacca dal carbonato di calcio durante la reazione per formare il calcestruzzo.

Utilizzando fanghi di carburo di calcio per sostituire il carbonato di calcio (CaCO₃) è stato riscontrato che riduce le emissioni di CO_Due del 39%.

Nell'ottenere la calciocianammide

Il carburo di calcio viene anche utilizzato a livello industriale per ottenere la calciocianammide CaCN_Due.

CaC_Due + N_Due → CaCN_Due + C

Il calcio cianammide viene utilizzato come fertilizzante, perché con l'acqua del terreno viene convertito in cianammide H2N = C = N, che fornisce azoto alle piante, nutriente essenziale per loro.

Nell'industria metallurgica

Il carburo di calcio viene utilizzato per rimuovere lo zolfo da leghe come il ferronichel. CaC è miscelato_Due con la lega fusa a 1550 ° C. Lo zolfo (S) reagisce con il carburo di calcio e produce solfuro di calcio CaS e carbonio C:

CaC_Due + S → 2 C + CaS

La rimozione dello zolfo è favorita se la miscelazione è efficiente e il contenuto di carbonio nella lega è basso. Il solfuro di calcio CaS galleggia sulla superficie della lega fusa da dove viene decantato e scartato..

In vari usi

Il carburo di calcio è stato utilizzato per rimuovere lo zolfo dal ferro. Anche come combustibile nella produzione di acciaio e come potente disossidante.

È usato per maturare la frutta. L'acetilene è generato dal carburo di calcio con l'acqua, che induce la maturazione dei frutti, come le banane..

Il carburo di calcio viene utilizzato nelle pistole fittizie per causare il forte rumore di scoppio che le caratterizza. Anche qui viene utilizzata la formazione di acetilene, che esplode con una scintilla all'interno del dispositivo.

Il CaC_Due utilizzato per generare segnali offshore in razzi navali autoinfiammabili.

Uso interrotto

Il CaC_Due è stato utilizzato nelle cosiddette lampade a carburo. Il funzionamento di questi consiste nel gocciolare acqua sul carburo di calcio per formare acetilene, che si accende e in questo modo fornisce luce.

Queste lampade sono state utilizzate nelle miniere di carbone, ma il loro utilizzo è stato interrotto a causa della presenza del gas metano CH₄ in queste miniere. Questo gas è infiammabile e la fiamma della lampada a carburo può provocarne l'accensione o l'esplosione..

Erano ampiamente utilizzati nelle miniere di ardesia, rame e stagno, e anche nelle prime automobili, motociclette e biciclette, come fari o fari.

Attualmente sono state sostituite da lampade elettriche o addirittura da lampade a LED. Tuttavia, sono ancora utilizzati in paesi come la Bolivia, nelle miniere d'argento di Potosí.

Rischi

Carburo di calcio CaC_Due secco non è infiammabile ma in presenza di umidità forma rapidamente acetilene, che è.

Per spegnere un incendio in presenza di CaC_Due non utilizzare mai estintori ad acqua, schiuma, anidride carbonica o alogeni. Utilizzare sabbia o idrossido di sodio o di calcio.

Riferimenti

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