칼슘 카바이드 원소 칼슘 (Ca)과 탄소 (C)로 이루어지는 무기 화합물이다. 그것의 화학 공식은 CaC 2 입니다. 무색에서 황색 또는 회백색이 될 수 있으며 함유 된 불순물에 따라 검정색까지도 고체입니다.
CAC의 가장 중요한 화학 반응 한 2 물 H 발생하는 것이있다 (2) 는 아세틸렌 HC≡CH를 형성하는 O. 이러한 이유로 산업적으로 아세틸렌을 얻는 데 사용됩니다. 물과 동일한 반응으로 인해 과일을 익히기 위해, 가짜 총과 해군 조명탄에 사용됩니다.
고체 칼슘 카바이드 CaC 2 . Ondřej Mangl / 퍼블릭 도메인. 출처 : Wikimedia Commons.
CAC의 반응 이 물은 이하의 이산화탄소를 생성 클링커를 제조하는 유용한 오니 (시멘트의 구성 요소) (CO 생성 이 시멘트를 생산하는 기존 방법에 비해 참조).
질소 (N 2 ) 와 함께 칼슘 카바이드는 칼슘 시안 아미드를 형성하여 비료로 사용됩니다. CaC 2는 또한 특정 금속 합금에서 황을 제거하는 데 사용됩니다.
얼마 전에 CaC 2 는 소위 카바이드 램프에 사용되었지만 위험하기 때문에 더 이상 일반적이지 않습니다.
구조
칼슘 카바이드는 이온 성 화합물이며 칼슘 이온 Ca 2+ 와 카바이드 또는 아세틸 리드 이온 C 2 2-로 구성 됩니다. 탄화물 이온은 삼중 결합으로 연결된 두 개의 탄소 원자로 구성됩니다.
칼슘 카바이드의 화학 구조. 저자 : Hellbus. 출처 : Wikimedia Commons.
CAC의 결정 구조 2 (염화나트륨 염화나트륨 같은) 입방 하나로부터 유도되지만, C로 2 2- 이온이 연장되어, 구조는 정방 정계 왜곡으로된다.
명명법
- 탄화 칼슘
- 탄화 칼슘
- 칼슘 아세틸 리드
속성
몸 상태
순수한 경우 무색이지만 다른 화합물로 오염 된 경우 황백색 또는 회백색에서 흑색으로 변하는 결정질 고체.
불순물이 포함 된 탄화 칼슘 CaC 2 Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). 출처 : Wikimedia Commons.
분자 무게
64.0992g / 몰
녹는 점
2160ºC
비점
CaC 2 는 분해와 함께 2300ºC에서 끓습니다. 비등점은 불활성 대기, 즉 산소 나 수분이없는 상태에서 측정해야합니다.
밀도
2.22g / cm 3
화학적 특성
탄화 칼슘은 물과 반응하여 아세틸렌 HC≡CH 및 수산화칼슘 Ca (OH) 2를 형성합니다 .
CaC 2 + 2 H 2 O → HC≡CH + Ca (OH) 2
아세틸렌은 가연성이므로 습도가있는 경우 CaC 2 가 가연성 일 수 있습니다. 그러나 건조하면 그렇지 않습니다.
물과 함께 칼슘 카바이드 CaC 2 는 가연성 화합물 인 아세틸렌 HC≡CH를 형성합니다. Kristina Kravets / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). 출처 : Wikimedia Commons.
질소 N 칼슘 카바이드 반응하여 2 형 칼슘 시안 아미드 CaCN에 2 :
CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C
구하기
탄화 칼슘 은 2000 ° C의 온도에 노출되는 탄산 칼슘 (CaCO 3 )과 탄소 (C) 의 혼합물로 시작하는 전기 아크로에서 산업적으로 생산됩니다 . 반응은 다음과 같이 요약됩니다.
CaCO 3 + 3 C → CaC 2 + CO ↑ + CO 2 ↑
또는 :
CaO + 3 C → CaC 2 + CO ↑
전기 아크로에서는 형성된 고온에 저항하는 두 개의 흑연 전극 사이에 전기 아크가 생성됩니다. 순도 80-85 %의 탄화 칼슘이 얻어진다.
응용
아세틸렌 생산에서
산업적으로 칼슘 카바이드와 물의 반응은 아세틸렌 C 2 H 2 를 생성하는 데 사용됩니다 .
CaC 2 + 2 H 2 O → HC≡CH + Ca (OH) 2
이것은 탄화 칼슘의 가장 중요한 용도입니다. 일부 국가에서는 아세틸렌이 플라스틱의 일종 인 폴리 염화 비닐을 생산할 수 있기 때문에 매우 가치가 있습니다. 또한 아세틸렌은 고온 용접에 사용됩니다.
매우 높은 온도에서 금속 용접을위한 HC≡CH 아세틸렌 불꽃. 저자 : Shutterbug75. 출처 : Pixabay.
CO 배출 감소
CaC 2 에서 시작하여 아세틸렌을 얻음으로써 얻은 잔해 ( "칼슘 카바이드 슬러지"또는 "칼슘 카바이드 잔류 물"이라고도 함)는 클링커 또는 콘크리트를 얻는 데 사용됩니다.
탄화 칼슘 진흙은 수산화칼슘 (Ca (OH) 2 ) (약 90 %), 일부 탄산 칼슘 (CaCO 3 ) 함량 이 높고 pH가 12 이상입니다.
탄화 칼슘 잔류 물은 콘크리트를 준비하기 위해 건설 활동에 사용될 수 있으므로이 산업에서 CO 2 생성을 줄일 수 있습니다. 저자 : Engin Akyurt. 출처 : Pixabay.
이러한 이유로 SiO 2 또는 Al 2 O 3 와 반응 하여 시멘트 수화 공정에서 얻은 것과 유사한 제품을 형성 할 수 있습니다.
가장 CO 생산하는 인간의 활동 중 하나 2 배출량은 건설 산업입니다. 동시 2 형태 콘크리트 반응 중에 탄산 칼슘 해제 됨으로써 생성된다.
탄산 칼슘 (CaCO 3 ) 을 대체하기 위해 탄화 칼슘 슬러지를 사용 하면 CO 2 배출량을 39 % 줄이는 것으로 밝혀졌습니다 .
칼슘 시안 아미드를 얻을 때
칼슘 카바이드는 또한 칼슘 시안 아미드 CaCN 2 를 얻기 위해 산업적으로 사용됩니다 .
CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C
칼슘 시안 아미드는 토양 수와 함께 식물에 필수 영양소 인 질소를 공급하는 시안 아미드 H2N = C = N으로 전환되기 때문에 비료로 사용됩니다.
야금 산업에서
탄화 칼슘은 페로 니켈과 같은 합금에서 황을 제거하는 데 사용됩니다. CAC는 2 혼합 1550 용융 합금 ° C. 황 (S)은 탄화 칼슘과 반응하여 황화 칼슘 CaS 및 탄소 C를 생성합니다.
CaC 2 + S → 2 C + CaS
혼합이 효율적이고 합금의 탄소 함량이 낮은 경우 황 제거가 선호됩니다. 황화 칼슘 CaS는 용융 된 합금의 표면에 떠있는 곳에서 버려집니다.
다양한 용도로
칼슘 카바이드는 철에서 황을 제거하는 데 사용되었습니다. 또한 철강 생산의 연료 및 강력한 탈 산소 제로 사용됩니다.
과일을 익히는 데 사용됩니다. 아세틸렌은 물과 함께 칼슘 카바이드에서 생성되어 바나나와 같은 과일의 숙성을 유도합니다.
바나나는 칼슘 카바이드 CaC 2를 사용하여 익힐 수 있습니다 . 저자 : Alexas Fotos. 출처 : Pixabay.
탄화 칼슘은 더미 건에 사용되어 이들을 특징 짓는 큰 소리를냅니다. 여기에서도 아세틸렌의 형성이 사용되어 장치 내부에서 스파크와 함께 폭발합니다.
CaC 2 는 자체 점화 해군 플레어에서 해상 신호를 생성하는 데 사용됩니다.
중단 된 사용
CaC 2 는 소위 카바이드 램프에 사용되었습니다. 이들의 작동은 탄화 칼슘에 물을 떨어 뜨려 아세틸렌을 형성하여 발화하고 이러한 방식으로 빛을 제공합니다.
때문에 메탄 가스 CH의 존재로이 램프는 석탄 광산에서 사용되었다, 그러나 그들의 사용은 중단되었다 4 이 광산이다. 이 가스는 가연성이며 카바이드 램프의 화염으로 인해 점화되거나 폭발 할 수 있습니다.
CaC 2 칼슘 카바이드 램프 . SCEhardt / 퍼블릭 도메인. 출처 : Wikimedia Commons.
그들은 슬레이트, 구리 및 주석 암석 광산뿐만 아니라 초기 자동차, 오토바이 및 자전거에서도 헤드 라이트 또는 헤드 라이트로 널리 사용되었습니다.
현재 그들은 전기 램프 또는 심지어 LED 램프로 대체되었습니다. 그러나 그들은 여전히 볼리비아와 같은 국가, 포토시의 은광에서 사용됩니다.
위험
건식 칼슘 카바이드 CaC 2 는 가연성이 아니지만 수분이 있으면 아세틸렌을 빠르게 형성합니다.
CAC의 존재 화재 진압하기 위해 2, 물, 거품, 이산화탄소 또는 할로겐 소화기를 사용하지 않습니다. 모래, 나트륨 또는 수산화칼슘을 사용해야합니다.
참고 문헌
- Ropp, RC (2013). 그룹 14 (C, Si, Ge, Sn 및 Pb) 알칼리성 지구 화합물. 칼슘 탄화물. 알칼리성 지구 화합물의 백과 사전에서. sciencedirect.com에서 복구되었습니다.
- Pohanish, RP (2017). C. 칼슘 카바이드. Sittig의 독성 및 유해 화학 물질 및 발암 물질 핸드북 (제 7 판). sciencedirect.com에서 복구되었습니다.
- Sun, H. et al. (2015). 화학적으로 연소 된 탄화 칼슘 잔류 물의 특성과 시멘트 특성에 미치는 영향. 재료 2015, 8, 638-651. ncbi.nlm.nih.gov에서 복구되었습니다.
- Nie, Z. (2016). 친환경 재료 및 수명주기 평가. 사례 연구 : 탄화 칼슘 슬러지 클링커의 CO 2 배출 분석. 친환경적이고 지속 가능한 첨단 소재 제조. sciencedirect.com에서 복구되었습니다.
- Crundwell, FK Et al. (2011). 용융 된 페로 니켈 정제. 유황 제거. 니켈, 코발트 및 백금족 금속의 추출 야금. sciencedirect.com에서 복구되었습니다.
- Tressler, RE (2001). 구조 및 열 구조 세라믹. 탄화물. 재료 과학 및 기술 백과 사전. sciencedirect.com에서 복구되었습니다.
- Cotton, F. Albert 및 Wilkinson, Geoffrey. (1980). 고급 무기 화학. 제 4 판. John Wiley & Sons.