Kalciumkarbidformel CaC2: Egenskaper och reaktioner

Formel och identitet

Den kemiska formeln för kalciumkarbid är CaC2. Det är en jonförening byggd av kalciumkatjoner och acetylidanjoner, inte en blandning, och dess industriella betydelse kommer från vad som händer när acetylidjonen möter vatten. Tabellen nedan samlar de identitetsuppgifter som används på etiketter, säkerhetsdatablad och transportdokument.

Fysikaliskt och kemiskt beteende

Kommersiell kalciumkarbid är ett grått-svart fast ämne med en hård, spröd textur och en karakteristisk lukt som inte kommer från själva CaC2 utan från spår av kalciumfosfid och kalciumsulfid, som frigör fosfin och svavelväte vid kontakt med fukt. Ren CaC2 är färglös; den grå färgen på tekniskt material orsakas av fritt kol och järn-innehållande föroreningar. Materialet är stabilt medan det förblir torrt, och det brinner inte i luft i frånvaro av vatten, men det reagerar lätt med luftfuktighet, vilket är anledningen till att fat är förseglade och varför lager i fuktigt klimat försämras mätbart under månader.

Reaktion med vatten och acetylen Utbyte

Reaktionen som definierar produkten är CaC2 + 2H2O=C2H2 + Ca(OH)2. En mol karbid ger en mol acetylen, vilket innebär att det teoretiska massutbytet från ren CaC2 är cirka 0,406 kg acetylen per kilogram, vilket motsvarar ungefär 350 liter gas per kilogram vid 0 C och 101,325 kPa. Verkligt material når aldrig den siffran eftersom teknisk karbid innehåller fri kalk, oreagerat kol och aska; kommersiella kvaliteter graderas därför efter uppmätt gasutbyte, och bra kvaliteter levererar mellan 260 och 300 liter acetylen per kilogram vid 20 C. Hydrolysen är starkt exoterm, och kalciumhydroxidbiprodukten produceras som en slurry som måste hanteras som en alkalisk avfallsström.

Formelns industriella betydelse

CaC2-molekylen är ingångspunkten till acetylenkemi. Acetylen framställt av karbid är råvaran för en rad kemiska produkter och används fortfarande för oxy-acetylensvetsning, skärning och uppvärmning där hög flamtemperatur spelar roll. Kalciumkarbid är också ett reduktions- och avsvavlingsmedel i järn och stål, och det laddas för det ändamålet i skänkar och induktionsugnar, där kalcium och kol verkar oberoende av varandra. I gjuteriet används samma förening för avsvavling av järn och för uppkolning, och dess biprodukt kalk bidrar till slaggkonditionering.

Kvalitetsgradering och föroreningar

Kalciumkarbid handlas på gasutbyte, storleksfraktion och föroreningsgränser snarare än på en kemisk analys av CaC2. Nationella specifikationer som GB/T 10665 sätter klassificeringsstrukturen för den kinesiska marknaden, och kunder beställer vanligtvis mot ett lägsta gasutbyte plus en storleksklass. Den förorening som oftast orsakar besvär är fosfor, som bildar fosfin i generatorn; vätesulfid från sulfidföroreningar måste skrubbas från gasen innan användning i kemisk syntes. Finhalten kontrolleras separat eftersom fina partiklar reagerar för snabbt i en generator och kan orsaka lokal överhettning.

Säkerhet, förvaring och transport

Kalciumkarbid är ett farligt gods. Det är klassificerat enligt UN 1402 i klass 4.3, ämnen som i kontakt med vatten avger brandfarliga gaser, och transport och lagring ska följa den klassificeringen. Acetylenen som den genererar i kontakt med fukt är brandfarlig över ett brett område, ungefär 2,5 till 81 volymprocent i luft, så gasen får aldrig tillåtas att samlas i ett slutet utrymme. Förvaringsutrymmen bör vara torra, ventilerade, fria från vattenledningar och sprinklersystem och separerade från syror och oxidationsmedel. Trummor öppnas endast vid behov, med-fria verktyg, och materialet bör hållas borta från antändningskällor. Små spill sopas upp torrt; vatten används aldrig för{10}}rengöring. Personlig skyddsutrustning inkluderar ögonskydd, handskar och andningsskydd där damm bildas, och atmosfären i slutna hanteringsutrymmen bör övervakas för acetylen och fosfin.

Vanliga frågor

Q:Vad är den kemiska formeln för kalciumkarbid?
A: CaC2, med en molmassa på 64,10 g/mol. Det är en jonacetylid av kalcium och levereras som grå-svarta klumpar eller pulver.

Q:Vad händer när kalciumkarbid tillsätts vatten?
A: CaC2 + 2H2O=C2H2 + Ca(OH)2. Acetylengas frigörs och kalciumhydroxid bildas som en alkalisk uppslamning; reaktionen är exoterm och genererar avsevärd värme.

Q:Hur mycket acetylen producerar ett kilo karbid?
S: Det teoretiska maxvärdet för ren CaC2 är cirka 0,406 kg per kilogram, ungefär 350 liter vid 0 C och 101,325 kPa. Kommersiella kvaliteter levererar 260-300 liter per kilogram vid 20 C beroende på deras gasutbyte.

Q:Var kommer lukten av kalciumkarbid ifrån?
S: Från föroreningar snarare än från CaC2 själv. Kalciumfosfid och kalciumsulfid i teknisk karbid frigör fosfin och vätesulfid när fukt finns och dessa gaser bär den karakteristiska lukten.

Q:Hur ska kalciumkarbid förvaras?
S: I torra, förslutna behållare i en torr, väl-ventilerad byggnad utan vattenledningar eller sprinklertäckning, borta från syror och oxidationsmedel. Håll kvantiteterna till ett minimum och öppna behållare endast när det behövs.