Калциев карбид

В резултат на взаимодействието на въглерода с металите при високи температури се получават карбиди. Например, калциев карбид: Ca + 2C → CaC2. От всички карбиди има най-голямо практическо значение. Чистият CaC2 е добре кристализиращ твърд продукт, образувайки безцветни кристали от Ca2 + и С2-йони. Други имена са калциев ацетиленид или калциев карбонат. Молната маса е 64,1 g / mol. Той не е летлив и не е разтворим в нито един от известните разтворители, а се разлага под действието на вода. Плътността му е 2.22 g / cm sup3-. Точката на топене е 2160 ° С, а температурата на кипене е 2300 ° С. Чрез степента на въздействие върху тялото се отнася до вещества, които са изключително опасни (първи клас на опасност).

За първи път калциев ацетиленид е получен през 1862 г. от немския химик Фридрих Уелър, когато се нагрява с въглерод от сплав от цинк и калций. Той също така описва реакцията на въглероден калций с Н20. Дори със своите следи (например с атмосферна влага), калциевият карбид реагира енергично, с освобождаването на голямо количество топлина. Но в случай на липса на вода, полученият ацетилен може да се самозапали. Калциевият карбид реагира бурно с разредени неорганични киселини и водни разтвори на алкали. В същото време се отделя и ацетилен. Като силен редуктор, CaC2 е в състояние да възстанови всички метални оксиди на карбиди или чисти метали.

Производството на калциев карбид е по-удобно не от самия калций, а от неговия оксид. При висока температура (от 2000 до 2300 ° C) тя се възстановява. В този случай металът и въглеродът са свързани: CaO + 3C → COuarr- + CaC2. Процесът се извършва в електрическа дъгова пещ, където сместа се нагрява негасена вар и кокс или антрацит. Техническият продукт е оцветен, има сивкав цвят, тъй като съдържа примеси под формата на свободни въглерод, оксид, както и сулфид, калциев фосфид и други химични съединения. Масовата фракция на CaC2 в него е 80-85%.

При взаимодействието на карбидите с вода се освобождава метал или ацетилен. При втория вариант калциевият карбид реагира с вода. Ацетилен, получената реакционна смес, която има промишлено значение: 2H2O + CaC2 → C2H2 + Са (ОН) 2, е технически и има неприятна миризма, тъй като тя съдържа редица примеси (NH3, H2S, PH3 и т.н.). Въпреки че в чиста форма е безцветен газ с характерна лека миризма и се разтваря доста добре във вода. Важно е да се получи калциев цианамид (суровина в производството на цианидни съединения или прилага като тор) карбид чрез взаимодействие с азот в продължение на реакция уравнение: N2 + CaC2 → CaCN2 + C.

В миналото CaC2 се използва широко в карбидните лампи, където служи като източник на ацетиленов пламък. Понастоящем използването на такъв източник на светлина е ограничено предимно до спелеология, а също така се използва в маяците и фаровете. Други важни употреби на CaC2 са химическите технологии, където това е суровина. Например, при производството на органични продукти за синтез основната е синтетична гума. Също така, получен от калциев карбид ацетиленови сажди, винил хлорид, винил оцетна киселина, акрилонитрил, етилен, ацетон, синтетични смоли, стирен. В металургията служи за деоксидиране на металите и за десулфуриране (съответно намаляване на съдържанието на кислород и сяра). Калциевият карбид се използва за създаване на регулатор на растежа на растенията, реактив с прахообразен карбид (ацетиленова заварка).

Приемането на всеки тон CaC2 изисква приблизително 3 хил. KW / h електроенергия. Следователно, това е оправдано в присъствието на ниски цени за него. Като цяло, обаче, световното производство на калциев карбонат нараства. Ако през 70-те години на предшестващото столетие се произвеждат годишно до 5 милиона тона, то през този век този брой е нараснал приблизително два пъти. По този начин в Китай производството на ацетилен на основата на калциев карбид е основният източник на суровини за химическата промишленост, по-специално за производството на PVC. Производство на ацетилен от своите суровини е по-икономичен, отколкото когато се използва вносът на петрол. Следователно, производството му в Китай нараства. През 2005 г. тя достигна 8,94 милиона тона, като имаше реална възможност да произведе 17 милиона тона.

За разлика от Китай, в САЩ, Европа и Япония, консумацията на калциев въглерод обикновено се намалява. Нивото на производството му в САЩ през 90-те е само 236 хил. Тона годишно. В нашата страна се произвежда калциев карбид технически условия, изложена в GOST 1460-81. Основните потребители са Украйна, Узбекистан, Румъния и Словакия. Поради високата енергийна интензивност на продукта и поради нарастващите цени за консумация Калциевият ацетилид в Русия и страните износителки е намалял наполовина.