Карбид кальция

Карбид кальция
Карбид кальция
Общие
Систематическое; наименование	Кальция карбид
Сокращения	CaC2
Традиционные названия	Ацетиленид кальция; углеродистый кальций
Хим. формула	CaC2
Рац. формула	CaC2
Физические свойства
Состояние	твёрдое
Молярная масса	64,0994 (±0,004) г/моль
Плотность	2,22 г/см³
Термические свойства
	Температура
• плавления	2160 °C
• кипения	2300 °C
	Энтальпия
• образования	-62,8 кДж/моль
Структура
Координационная геометрия	6
Кристаллическая структура	Тетрагональная
Классификация
Рег. номер CAS	75-20-7
PubChem	6352
Рег. номер EINECS	200-848-3
SMILES	[C-]#[C-].[Ca+2]
InChI	InChI=1S/C2.Ca/c1-2;/q-2;+2 UIXRSLJINYRGFQ-UHFFFAOYSA-N
RTECS	EV9400000
Номер ООН	1402
ChemSpider	6112
Безопасность
NFPA 704	4 1 2 W
	Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
	Медиафайлы на Викискладе

Карби́д ка́льция (углеро́дистый ка́льций, ацетилени́д кальция) — ${\ce {CaC2}}$ — в чистом виде бесцветные кристаллы. Бинарное неорганическое соединение кальция с углеродом.

История получения

Впервые получен в 1862 году Фридрихом Вёлером нагреванием сплава цинка и кальция с углём^{[источник не указан 761 день]}.

Получение

В настоящее время получают прокаливанием в электрических печах (температура 1900—1950 °C) смеси оксида кальция с коксом.

{\ce {CaO\ +3C->[1900-1950~^{\circ }{\text{C}}]CaC2\ +CO}}

.

Полученный таким образом технический продукт имеет серый, коричневый или зеленоватый цвет вследствие загрязнения углём и другими примесями. Он содержит также примеси фосфида и сульфида кальция, поэтому такой карбид кальция и полученный из него ацетилен имеют неприятный запах из-за образования фосфина и сероводорода.

Физические свойства

Бесцветные тетрагональные кристаллы.
Плотность: 2,2 г/см³ (при 20 °C).
Удельная теплоёмкость при постоянном давлении: 0,92 Дж/г·K (в диапазоне 20—325 °C).
Стандартная мольная теплоёмкость C_p (при 298 К, твёрдый): 62,34 Дж/моль.
Стандартная энтальпия образования Δ_fH (твёрдый, при 298 К): −62,8 кДж/моль.
Стандартная энергия образования Гиббса Δ_fG (твёрдый, при 298 К): −67,8 кДж/моль.
Стандартная энтропия образования S (при 298 К, твёрдый): 70,3 Дж/моль·K.
Энтальпия плавления ΔH_пл: 32,2 кДж/моль.
Технический карбид кальция имеет резкий чесночный запах от примеси фосфина в ацетилене при взаимодействии с влагой воздуха^{[источник не указан 761 день]}.

Химические свойства

При взаимодействии c водой карбид кальция гидролизуется с образованием ацетилена и гидроксида кальция (гашёной извести)^[2]:

{\ce {CaC2 + 2 H2O -> Ca(OH)2 + C2H2 ^}}

.

Эта реакция является экзотермической и протекает очень бурно, возможны самовозгорание ацетилена и взрыв. При нарушении правил техники безопасности возможно получение травм и ожогов.

Карбид кальция способен связывать азот при 1000 °C. На этой реакции основан цианамидный метод связывания азота:

{\ce {CaC2 + N2 -> CaCN2 + C}}

.

Внешний вид и характеристики технического карбида кальция

Карбид кальция получают сплавлением в электрических печах кокса и негашеной извести. Расплавленный карбид кальция выпускается из печи в специальные формы — изложницы, в которых он затвердевает. Застывший карбид кальция дробится и сортируется на куски определённых размеров.

Технический карбид кальция представляет собой твёрдое кристаллическое вещество тёмно-серого или коричневого цвета. Он даёт кристаллический излом серого цвета с различными оттенками в зависимости от чистоты. Карбид кальция гигроскопичен, то есть поглощает воду. При взаимодействии с водой даже на холоде карбид кальция разлагается с бурным выделением ацетилена и большого количества тепла. Из за содержания примесей при добавлении воды выделяется неприятный запах. Разложение карбида кальция происходит и под влиянием атмосферной влаги.

По ГОСТ 1460-56 установлены следующие размеры (грануляция) кусков товарного карбида кальция: 2×8; 8×15; 15×25; 25×80. Технический карбид кальция содержит до 80 % химически чистого карбида кальция, остальное составляют примеси — негашеная известь, углерод, кремнезём и другие вещества^[3].

Применение

Карбид кальция используют при проведении автогенных работ и освещения (карбидная лампа), а также в производстве ацетиленовой сажи и продуктов органического синтеза, из которых главным является синтетический каучук.

Карбид кальция применяют в производстве цианамида кальция, из которого получают удобрения, цианистые соединения.

Карбид кальция используют для получения карбидно-карбамидного регулятора роста растений, изготовления порошкового карбидного реагента.

Из 1 кг технического карбида получается от 235 до 285 л ацетилена в зависимости от его сорта и грануляции: чем чище и крупнее карбид кальция, тем большее количество ацетилена он даёт при разложении.

Для разложения 1 кг карбида кальция теоретически требуется 0,56 л воды. Практически берут от 5 до 20 л воды для лучшего охлаждения ацетилена и обеспечения безопасности при работе. Скорость разложения карбида кальция водой зависит от его чистоты, грануляции, температуры и чистоты воды. Чем чище карбид кальция, меньше размер его кусков, выше температура и чище вода, тем больше скорость^[3].

Физиологическое действие

Среди всех неорганических производных кальция ${\ce {CaC2}}$ самый ядовитый.
По степени воздействия на организм человека карбид кальция относится к 1-му классу опасности согласно ГОСТ 12.1.007.
Попадание карбида кальция внутрь организма также является опасным.
Пыль карбида кальция оказывает раздражающее действие на кожу, слизистые оболочки органов дыхания.

См. также

Примечания

↑ Кальция карбид: химические и физические свойства (неопр.). Дата обращения: 12 июня 2015. Архивировано 16 июня 2015 года.
↑ Кальция карбид:справочник химика (неопр.). Дата обращения: 12 июня 2015. Архивировано 14 июня 2015 года.
↑ ¹ ² Использование и применение карбида кальция (неопр.). Архивировано из оригинала 15 июня 2015 года.

[1] Кальция карбид: химические и физические свойства (неопр.). Дата обращения: 12 июня 2015. Архивировано 16 июня 2015 года.

[2] Кальция карбид:справочник химика (неопр.). Дата обращения: 12 июня 2015. Архивировано 14 июня 2015 года.

[autogenerated1-3] ¹ ² Использование и применение карбида кальция (неопр.). Архивировано из оригинала 15 июня 2015 года.

[1]

[2]

[3]