Калцијум карбид: својства и примена. Добијање ацетилена
Карбиди су група неорганских једињења угљеника са металима, као и са силицијумом или бором (будући да ови елементи показују метална својства). Калцијум карбид је једна од најтраженијих супстанци из ове групе. О особинама и примени једињења, прочитајте доле.
Примање историје
Калцијум карбид је једињење које се широко користи у модерној индустрији. 1862. године, немачки хемичар Фриедрицх Велер први је синтетисао молекул ове супстанце. Добијање калцијум карбида, он је извршен на следећи начин. Научник је припремио талину калцијума са цинком, а затим је загревао угљем. Резултат је карбид. Хемијска формула једињења је ЦаЦ2. Индустријску методу производње карбида предложио је научник Моиссан 1892. године. Друга имена ове супстанце су калцијум ацетилид или калцијум карбонат. Кристална решетка једињења је следећа:
Пхисицал пропертиес
По својим физичким својствима, калцијум карбид је кристална супстанца са тачком топљења од 2300 о Ц. Ова бројка важи само за чиста једињења. Нечистоће које садрже карбид могу имати друге тачке топљења. Главно агрегатно стање материје је чврсто, а боја варира од сиве до смеђе.
Хемијска својства
Калцијум карбид добро упија воду. Овај процес је праћен реакцијом хемијске декомпозиције. Важно је да карбидна прашина има иритативно дејство на слузокожу, кожу и респираторних органа. Због тога је код рада са смешом неопходно користити гас маске или анти-прашне респираторе. Калцијум карбид је у интеракцији са кисеоником при високој температури да би се формирао калцијум карбонат. Реакција са азотом доводи до синтезе калцијум-цијанамида. Такође, на високим температурама, калцијум карбид реагује са хлором, фосфором, арсеном. Али и даље је једна од најважнијих особина једињења разградња водом.
Геттинг
Производња калцијум карбида је следећа. Живо вапно и претходно разбијени кокс су помешани. Добијена смеша се топи у електричним пећима. Кокс и калцијум оксид се узимају у једнаким тежинским деловима. Процес се одвија на температури од 1900 о Ц. Талиште напушта пећ и затим се сипа у посебне облике. Затим се већ очврсли калцијум карбид смрви и сортира према величини комада. Грануле неке супстанце су подељене у четири фракције према величини: 25 × 80, 15 × 25, 8 × 15, 2 × 8, које су дефинисане према ГОСТ 1460-56. По свом саставу, технички калцијум карбид садржи 75-80% главне супстанце. Удео нечистоћа, као што су угљеник, креч и други, чини до 25% укупне масе смеше. Поред тога, сулфид и калцијум фосфид који се налазе у техничком карбиду изазивају његов прилично неугодан мирис. Замислите реакцију добијања ЦаЦ 2 : ЦаО + 3Ц → ЦаЦ 2 + ЦО ↑. Формирање калцијум ацетилида је праћено апсорпцијом топлоте. Стога је логично претпоставити да реакција њеног разлагања, напротив, иде уз ослобађање енергије.
Транспорт и складиштење
Због чињенице да влага тренутно разлаже карбид уз ослобађање велике количине топлоте и формирање експлозивног ацетиленског гаса, супстанца се мора складиштити у херметички затвореним бубњевима или лименкама. Треба имати на уму да је ацетилен лакши од ваздуха и да се акумулира у горњим деловима просторије. Овај гас, поред наркотичког дјеловања, има способност самозапаљења. Због тога је неопходно пажљиво користити калцијум карбид. Посебну пажњу посвећује паковање у производњи. Готова супстанца се ставља у специјалне бачве (контејнер сличан лименкама). Такво паковање захтева пажљиво отварање. Треба користити алат који не доводи до стварања варница (чекић или специјални нож). У случају карбида на кожи или мукозним мембранама, морате одмах опрати захваћено подручје водом и третирати га нафтним вазелином или масном кремом. Транспорт прикључка се врши искључиво покривеном врсте транспорта. Достава карбида у ваздуху је забрањена. Просторије у којима се чува ЦаЦ 2 треба да буду добро проветрене. Такође није дозвољено складиштење карбида заједно са другим хемикалијама. То може довести до нежељених и могуће опасних реакција. Рок трајања карбида је шест месеци.
Апплицатион
Обим калцијум карбида је изузетно широк. Пре свега, то је индустријска синтеза. Калцијум карбид се користи за производњу синтетичке гуме, сирћетне киселине, ацетона, етилена, винил хлорида, стирена. Такође се примењује у припреми калцијум-цијанамида. Ова супстанца је корисна за његову употребу у синтези разних ђубрива и цијанидних супстанци. У пољопривреди, сваки агроном зна такво име као регулатор карбид-карбамида. Користи се за регулацију раста биљака. А да би се добила, користи се и калцијум карбид. Поред тога, ово једињење се користи у производњи калцијум цијанамида. Ова реакција се заснива на загревању калцијум карбида са азотом. Опоравак алкални метали такође не без употребе супстанце коју смо описали. Калцијум карбид се користи у процесу гасног заваривања. На пример, карбидне лампе се широко користе. Принцип њиховог рада заснива се на интеракцији у посебној посуди од карбида са водом и сагоревањем на излазу из апарата коначне супстанце реакције - ацетилена. Погледајте фотографију карбидне лампе.
Производња ацетилена
Једна од најважнијих примена калцијум карбида је његова употреба у производњи ацетилена. За откриће ове методе заслужан је и њемачки кемичар Фриедрицх Вехлер. Основа овог индустријског процеса је реакција разлагања карбида под утицајем воде. ЦаЦ 2 + 2 Х 2 О → Ц 2 Х 2 + Ца (ОХ) 2 ↓. На излазу се формира ацетиленски гас и хидрирано вапно, преципитатед. Процес је праћен ослобађањем велике количине топлоте. Запремина гаса на излазу зависи од тога колико је калцијум карбид чист за реакцију. Добијени ацетилен може имати различит волумен - 1 кг почетне супстанце може дати од 235 до 290 литара гаса. Што се тиче брзине реакције, она зависи и од малог процента нечистоћа у калцијум карбиду и од температуре воде, као и од његове чистоће. Ако размотримо теоријску реакцију производње ацетилена из карбида, онда је 560 мл воде довољно за 1 кг карбида. Међутим, у пракси се количина воде за реакцију повећава. На 1 кг калцијум карбида у условима индустријске синтезе потребно је од 5 до 20 литара воде. Ова количина је неопходна да би се осигурало да се ацетилен боље охлади, као и да се обезбеди оптимална безбедност током рада. Испод је немачки хемичар Фридрих Велер.
Искуство у лабораторији за ацетилен
Многи часови хемије у школи су упознати са реакцијом интеракције карбидне воде. Типично, ово искуство нам омогућава да демонстрирамо реакцију за добијање ацетилена, као и његове физичке и хемијске особине. Истовремено, процес еволуције гаса се одвија прилично снажно, тако да се цев која одводи ацетилен из боце са активним супстанцама ставља у посуду са водом. Тиме се постиже мање активно и брзо кретање гаса. Поред тога, у лабораторији можете користити други начин да не направите превише насилну реакцију разлагања таквих једињења као карбид. Ацетилен у овом случају иде равномерно и мирно. Да бисте то урадили, уместо воде, морате узети засићени раствор соли. Такође, у лабораторији, приликом извођења ове реакције, вода треба пажљиво додати у карбид који се ставља у волуметријску боцу, а не обратно.