- estructura
- Nomenclatura
- propietats
- estat físic
- pes molecular
- Punt de fusió
- Punt d'ebullició
- densitat
- propietats químiques
- obtenció
- usos
- En la producció d'acetilè
- En la reducció de les emissions de CO
- En l'obtenció de cianamida de calci
- En la indústria metal·lúrgica
- En diversos usos
- ús s'abandoni
- Riscos
- referències
El carbur de calci és un compost inorgànic format pels elements calci (Ca) i carboni (C). La seva fórmula química és CaC 2. És un sòlid que pot ser incolor a blanc groguenc o grisenc, i fins i tot negre depenent de les impureses que contingui.
Una de les seves reaccions químiques més importants de l'CaC 2 és la que passa amb l'aigua H 2 O, en la qual forma acetilè HC≡CH. Per això s'utilitza per obtenir el acetilè de manera industrial. A causa d'aquesta mateixa reacció amb aigua s'empra per madurar fruites, en canons falsos i en bengales navals.
Carbur de calci CaC 2 sòlid. Ondřej Mangl / Public domain. Font: Wikimedia Commons.
La reacció de l'CaC 2 amb aigua a més produeix un fang útil per preparar clínquer (un component de el ciment), que produeix menys diòxid de carboni (CO 2) si es compara amb el mètode tradicional de produir ciment.
Amb nitrogen (N 2) el carbur de calci forma cianamida de calci, que s'usa com a fertilitzant. El CaC 2 també s'utilitza per remoure sofre de certs aliatges metàl·liques.
Fa algun temps el CaC 2 s'utilitzava en les anomenades llums de carbur, però aquestes ja no són molt comuns perquè són perilloses.
estructura
El carbur de calci és un compost iònic i està format per l'ió calci Ca 2+ i el ió carbur o Acetilur C 2 2-. L'ió carbur està format per dos àtoms de carboni units per un triple enllaç.
Estructura química de l'carbur de calci. Autor: Hellbus. Font: Wikimedia Commons.
L'estructura cristal·lina de l'CaC 2 és derivada de la cúbica (com la de l'clorur de sodi NaCl), però com l'ió C 2 2- és allargat l'estructura es distorsiona i es torna tetragonal.
Nomenclatura
- Carbur de calci
- carbur càlcic
- Acetilur de calci
propietats
estat físic
Sòlid cristal·lí que quan està pur és incolor, però si està contaminat amb altres compostos pot ser de blanc groguenc o grisenc a negre.
Carbur de calci CaC 2 amb impureses. Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Font: Wikimedia Commons.
pes molecular
64,0992 g / mol
Punt de fusió
2160 ºC
Punt d'ebullició
El CaC 2 bull a 2300 ºC amb descomposició. El punt d'ebullició ha de mesurar-se sota atmosfera inert, és a dir, sense oxigen ni humitat.
densitat
2,22 g / cm 3
propietats químiques
El carbur de calci reacciona amb l'aigua per formar acetilè HC≡CH i hidròxid de calci Ca (OH) 2:
CaC 2 + 2 H 2 O → HC≡CH + Ca (OH) 2
L'acetilè és inflamable, per tant en presència d'humitat el CaC 2 pot ser inflamable. No obstant això, quan està sec no ho és.
El carbur de calci CaC 2 amb aigua forma acetilè HC≡CH, compost inflamable. Kristina Kravets / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Font: Wikimedia Commons.
El carbur de calci reacciona amb nitrogen N 2 per formar cianamida de calci CaCN 2:
CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C
obtenció
El carbur de calci es produeix industrialment en un forn d'arc elèctric partint d'una barreja de carbonat de calci (CaCO 3) i carbó (C) que se sotmet a una temperatura de 2000 ° C. La reacció es resumeix així:
CaCO 3 +3 C → CaC 2 + CO ↑ + CO 2 ↑
O també:
CaO +3 C → CaC 2 + CO ↑
En un forn d'arc elèctric es produeix un arc d'electricitat entre dos elèctrodes de grafit, els quals resisteixen les altes temperatures que es formen. S'obté un carbur de calci amb 80-85% de puresa.
usos
En la producció d'acetilè
Industrialment s'utilitza la reacció de l'carbur de calci amb l'aigua per produir acetilè C 2 H 2.
CaC 2 + 2 H 2 O → HC≡CH + Ca (OH) 2
Aquest és l'ús més important de l'carbur de calci. En alguns països l'acetilè és molt apreciat, ja que permet produir clorur de polivinil, que és un tipus de plàstic. A més l'acetilè serveix per realitzar soldadures a altes temperatures.
Flama d'acetilè HC≡CH per soldar metalls a molt altes temperatures. Autor: Shutterbug75. Font: Pixabay.
En la reducció de les emissions de CO
Les restes obtinguts de l'obtenció d'acetilè partint de CaC 2 (també anomenats "llots de carbur de calci" o "residus de carbur de calci") serveixen per a ser utilitzats en l'obtenció de clínquer o concret.
El fang de carbur de calci té un alt contingut d'hidròxid de calci (Ca (OH) 2) (al voltant d'un 90%), una mica de carbonat de calci (CaCO 3) i té un pH superior a 12.
Els residus de carbur de calci es poden usar en l'activitat de la construcció per preparar concret, disminuint així la generació de CO 2 d'aquesta indústria. Autor: Engin Akyurt. Font: Pixabay.
Per aquestes raons pot reaccionar amb SiO 2 o A l' 2 O 3 formant un producte similar a l'obtingut pel procés d'hidratació de el ciment.
Una de les activitats humanes que produeix més emissions de CO 2 és la indústria de la construcció. El CO 2 es genera a l'est desprendre de l'carbonat de calci durant la reacció per formar concret.
Utilitzant el fang de carbur de calci per substituir el carbonat de calci (CaCO 3) s'ha trobat que es disminueixen les emissions de CO 2 en un 39%.
En l'obtenció de cianamida de calci
El carbur de calci també s'empra industrialment per obtenir cianamida de calci CaCN 2.
CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C
La cianamida de calci té ús com a fertilitzant, ja que amb l'aigua de terra es converteix en cianamida H2N = C = N, la qual proporciona nitrogen a les plantes, un nutrient essencial per a aquestes.
En la indústria metal·lúrgica
El carbur de calci s'utilitza per remoure sofre d'aliatges com la de ferroníquel. Es barreja el CaC 2 amb l'aliatge fosa a 1550 ° C. El sofre (S) reacciona amb el carbur de calci i es produeix sulfur de calci CaS i carbó C:
CaC 2 + S → 2 C + CaS
La remoció de sofre s'afavoreix si el barrejat és eficient i el contingut de carboni en l'aliatge és baix. El sulfur de calci CaS sura sobre la superfície de l'aliatge fosa d'on es decanta i es descarta.
En diversos usos
El carbur de calci s'ha emprat en l'eliminació de sofre de l'ferro. També com a combustible en la producció de l'acer i com un potent desoxidant.
S'utilitza per madurar fruita. A partir de carbur de calci amb aigua es genera acetilè, el qual indueix la maduració de les fruites, com ara els plàtans.
Els plàtans es poden madurar utilitzant carbur de calci CaC 2. Autor: Alexas Fotos. Font: Pixabay.
El carbur de calci s'usa en canons falsos per causar el fort soroll d'explosió que els caracteritza. Aquí també es fa servir la formació d'acetilè, el qual explota amb una espurna dins de l'artefacte.
El CaC 2 s'empra per a generar senyals en alta mar a bengales navals que es autoencienden.
ús s'abandoni
El CaC 2 s'ha utilitzat en les anomenades llums de carbur. El funcionament d'aquestes consisteix a fer degotar aigua sobre el carbur de calci per formar acetilè, que s'encén i d'aquesta manera proporciona llum.
Aquests llums s'utilitzaven en mines de carbó, però el seu ús va ser descontinuado a causa de la presència de gas metà CH 4 en aquestes mines. Aquest gas és inflamable i la flama del llum de carbur ho pot fer incendiar o explotar.
Llum de carbur de calci CaC 2. SCEhardt / Public domain. Font: Wikimedia Commons.
Van ser molt utilitzades en mines de roca pissarra, coure i estany, i també en els primers automòbils, motocicletes i bicicletes, com llums davanteres o fars.
Actualment s'han reemplaçat per llums elèctrics o fins i tot llums LED. No obstant això, encara es fan servir en països com Bolívia, a les mines de plata de Potosí.
Riscos
El carbur de calci CaC 2 sec no és inflamable però en presència d'humitat forma acetilè ràpidament, que sí que ho és.
Per extingir un incendi en presència de CaC 2 mai s'ha de fer servir aigua, escuma, diòxid de carboni o extinguidores d'halogen. S'ha d'usar sorra o hidròxid de sodi o de calci.
referències
- Ropp, RC (2013). Group 14 (C, Si, Ge, Sn, and Pb) Alkaline Earth Compounds. Calcium Carbides. In Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Recuperat de sciencedirect.com.
- Pohanish, RP (2017). C. Calcium Carbide. In Sittig s Handbook of Toxic and Hazardous Chemicals and Carcinogens (Seventh Edition). Recuperat de sciencedirect.com.
- Sun, H. et al. (2015). Properties of Chemically Combusted Calcium Carbide Residue and Its Influence on Cement Properties. Materials 2015, 8, 638-651. Recuperat de ncbi.nlm.nih.gov.
- Nie, Z. (2016). Eco-Materials and Life-Cycle Assessment. Case Study: CO 2 Emission Analysis of Calcium Carbide Sludge Clinker. In Green and Sustainable Manufacturing of Advanced Material. Recuperat de sciencedirect.com.
- Crundwell, FK Et al. (2011). Refining Molten Ferronickel. Sulfur Removal. In Extractive Metallurgy of Nickel, Cobalt and Platinum Group Metals. Recuperat de sciencedirect.com.
- Tressler, RE (2001). Structural and Thermostructural Ceramics. Carbides. In Encyclopedia of Materials Science and Technology. Recuperat de sciencedirect.com.
- Cotton, F. Albert and Wilkinson, Geoffrey. (1980). Advanced Inorganic Chemistry. Fourth Edition. John Wiley & Sons.