Kalcijev karbid: svojstva i primjena. Dobivanje acetilena

Karbidi su skupina anorganskih ugljikovih spojeva s metalima, kao i silicija ili bora (budući da ti elementi pokazuju metalna svojstva). Kalcijev karbid je jedna od najtraženijih tvari ove skupine. O svojstvima i primjeni spoja pročitajte ispod.

Primanje povijesti

Kalcijev karbid je spoj koji se široko koristi u modernoj industriji. Godine 1862. njemački kemičar Friedrich Weler prvi je sintetizirao molekulu te tvari. Dobivanje kalcijevog karbida provodi se kako slijedi. Znanstvenik je pripremio talinu kalcija s cinkom, a zatim je zagrijavao ugljenom. Rezultat je karbid. Kemijska formula spoja je CaC2. Industrijsku metodu proizvodnje karbida predložio je znanstvenik Moissan 1892. godine. Druga imena tvari su kalcijev acetilid ili kalcijev karbonat. Kristalna rešetka spoja je kako slijedi:

Fizička svojstva

Prema svojim fizikalnim svojstvima, kalcijev karbid je kristalna tvar s točkom taljenja od 2300 ^o C. Ova brojka vrijedi samo za čiste spojeve. Nečistoće koje sadrže karbid mogu imati druge točke taljenja. Glavno agregatno stanje tvari je čvrsto, a boja varira od sive do smeđe.

Kemijska svojstva

Kalcijev karbid dobro upija vodu. Ovaj proces je praćen reakcijom kemijske razgradnje. Važno je da karbidna prašina djeluje nadražujuće na sluznicu, kožu i dišnih organa. Stoga je za vrijeme rada sa spojem potrebno koristiti plinske maske ili protuprašne respiratore. Kalcijev karbid reagira s kisikom pri visokoj temperaturi kako bi nastao kalcijev karbonat. Reakcija s dušikom dovodi do sinteze kalcijevog cijanamida. Na visokim temperaturama kalcijev karbid reagira s klorom, fosforom, arsenom. Ipak, jedno od najvažnijih svojstava spoja je razgradnja vodom.

recepcija

Proizvodnja kalcijevog karbida je kako slijedi. Miješaju se vapno i prethodno zdrobljeni koks. Dobivena smjesa se topi u električnim pećima. Koks i kalcijev oksid uzimaju se u jednakim dijelovima po masi. Postupak se odvija na temperaturi od 1900 ^° C. Talina napušta peć i zatim se izlije u posebne oblike. Zatim se već očvrsli kalcijev karbid smrvi i sortira prema veličini komada. Granule tvari podijeljene su u četiri frakcije u skladu s njihovim veličinama: 25 × 80, 15 × 25, 8 × 15, 2 × 8, koje su definirane prema GOST-u 1460-56. Tehnički kalcijev karbid po svom sastavu sadrži 75-80% glavne tvari. Udio nečistoća, kao što su ugljik, vapno i drugo, čini do 25% ukupne mase smjese. Osim toga, sulfid i kalcijev fosfid koji se nalaze u tehničkom karbidu uzrokuju njegov neugodan miris. Zamislite reakciju dobivanja CaC ₂ : CaO + 3C → CaC ₂ + CO ↑. Formiranje kalcijevog acetilida prati apsorpcija topline. Stoga je logično pretpostaviti da reakcija njezine dekompozicije, naprotiv, ide s oslobađanjem energije.

Prijevoz i skladištenje

Zbog činjenice da vlaga trenutno razgrađuje karbid oslobađanjem velike količine topline i stvaranjem eksplozivnog acetilenskog plina, tvar se mora pohraniti u hermetički zatvorene bubnjeve ili limenke. Treba imati na umu da je acetilen lakši od zraka i može se akumulirati u gornjim dijelovima prostorije. Ovaj plin, osim narkotičkog djelovanja, ima sposobnost samozapaljenja. Stoga je potrebno pažljivo koristiti kalcijev karbid. Posebnu pozornost posvećuje pakiranju u proizvodnji. Gotova tvar se stavlja u posebne bubnjeve (kontejner nalik na limenke). Takvo pakiranje zahtijeva pažljivo otvaranje. Treba koristiti alat koji ne dovodi do stvaranja iskri (čekić ili poseban nož). U slučaju karbida na koži ili mukoznim membranama, morate odmah oprati zahvaćeno područje vodom i tretirati ga s vazelinom ili masnom kremom. Prijevoz priključka provodi se isključivo pokrivenom vrste prijevoza. Dostava karbida u zraku je zabranjena. Prostorije u kojima se pohranjuje CaC ₂ treba biti dobro prozračeno. Također nije dopušteno pohranjivanje karbida zajedno s drugim kemikalijama. To može dovesti do neželjenih, a možda i opasnih reakcija. Rok trajanja karbida je šest mjeseci.

primjena

Opseg kalcijevog karbida je izuzetno širok. Prije svega, to je industrijska sinteza. Kalcijev karbid se koristi za proizvodnju sintetičke gume, octene kiseline, acetona, etilena, vinil klorida, stirena. Također se primjenjuje u pripravi kalcijevog cijanamida. Ova tvar je vrijedna za njezinu uporabu u sintezi raznih gnojiva i cijanidnih tvari. U poljoprivredi, svaki agronom zna takvo ime kao regulator karbid-karbamida. Koristi se za regulaciju rasta biljaka. A za dobivanje je također korišten kalcijev karbid. Osim toga, ovaj spoj se koristi u proizvodnji kalcijevog cijanamida. Ova reakcija se temelji na zagrijavanju kalcijevog karbida dušikom. oporavak alkalijskih metala također ne bez uporabe tvari koju smo opisali. Kalcijev karbid se koristi u procesu plinskog zavarivanja. Na primjer, karbidne svjetiljke su u širokoj uporabi. Princip njihovog rada temelji se na interakciji u posebnom spremniku s karbidom s vodom i izgaranjem na izlazu iz aparata konačne supstance reakcije - acetilena. Pogledajte fotografiju karbidne svjetiljke.

Proizvodnja acetilena

Jedna od najvažnijih primjena kalcijevog karbida je njegova primjena u proizvodnji acetilena. Za otkriće ove metode zaslužan je i njemački kemičar Friedrich Vehler. Temelj ovog industrijskog procesa je reakcija razgradnje karbida pod utjecajem vode. CaC2 ₊ 2H20 → C2H2 + Ca (OH) _{2 '} . Na izlazu se stvara plin acetilen i hidrirano vapno, taloži. Proces je popraćen oslobađanjem velike količine topline. Volumen plina na izlazu ovisi o tome kako se kalcij karbid koristi za reakciju. Dobiveni acetilen može imati različit volumen - 1 kg početne tvari može dati od 235 do 290 litara plina. Što se tiče brzine reakcije, ona ovisi o malom postotku nečistoća u kalcijevom karbidu io temperaturi vode, kao io njegovoj čistoći. Ako uzmemo u obzir teoretsku reakciju proizvodnje acetilena iz karbida, onda je 560 ml vode dovoljno za 1 kg karbida. Međutim, u praksi se volumen vode za reakciju povećava. Na 1 kg kalcijevog karbida u uvjetima industrijske sinteze potrebno je 5 do 20 litara vode. Ta količina je potrebna kako bi se osiguralo da se acetilen bolje ohladi, kao i da se osigura optimalna sigurnost tijekom rada. Ispod je njemački kemičar Friedrich Veler.

Iskustvo s acetilenskim laboratorijem

Mnoge lekcije iz kemije u školi su upoznati s reakcijom interakcije karbidne vode. Tipično, ovo iskustvo nam omogućuje da demonstriramo reakciju za dobivanje acetilena, kao i njegova fizička i kemijska svojstva. Istodobno se proces razvijanja plina odvija prilično snažno, tako da se cijev koja odvodi acetilen iz tikvice s aktivnim tvarima stavlja u posudu s vodom. Time se osigurava manje aktivno i brzo kretanje plina. Osim toga, u laboratoriju možete upotrijebiti drugi način da ne napravite previše nasilnu reakciju razgradnje takvih spojeva kao karbid. Acetilen u ovom slučaju ide ravnomjerno i mirno. Da biste to učinili, umjesto vode, morate uzeti zasićenu otopinu soli. Također u laboratoriju, pri izvođenju ove reakcije, vodu treba pažljivo dodati u karbid koji se stavlja u volumetrijsku tikvicu, a ne obratno.