Карбід кальцыя

У выніку ўзаемадзеяння вугляроду з металамі пры высокіх температурахполучаются карбіду. Напрыклад, карбід кальцыя: Ca + 2C → CaC2. З усіх карбідам ён мае найбольшую практычнае значэнне. Чысты CaC2 - добра крышталізуецца цвёрдае рэчыва, бясколерныя крышталі ўтвораны іёнамі Ca2 + і C2-. Іншыя яго назвы - ацетиленид кальцыя або вугляродзістай кальцый. Малярная маса складае 64,1 г / моль. Ён не лятучы і не растваральны ні ў адным з вядомых растваральнікаў, а пад дзеяннем вады раскладаецца. Шчыльнасць яго складае 2,22 г / см³. Тэмпература плаўлення складае 2160 ° С, а кіпення - 2300 ° С. Па ступені ўздзеяння на арганізм адносіцца да рэчываў надзвычай небяспечным (1-й клас небяспекі).

Упершыню ацетиленид кальцыя быў атрыманы ў 1862 годзе нямецкім хімікам Фрыдрыхам Велером пры награванні з вуглём сплаву з цынку і кальцыя. Ім жа была апісана рэакцыя вугляродзістай кальцыя з H2O. Нават з яе слядамі (напрыклад, з атмасфернай вільгаццю) карбід кальцыя рэагуе энергічна, з вылучэннем вялікай колькасці цяпла. Але ў выпадку недахопу вады можа адбыцца самазагаранне ўтвараецца ацэтылену. Карбід кальцыя бурна ўзаемадзейнічае з разведзенымі неарганічнымі кіслотамі і воднымі растворамі шчолачаў. Пры гэтым таксама адбываецца вылучэнне ацэтылену. З'яўляючыся моцным адраджэнцам, CaC2 здольны аднаўляць усё аксіды металаў да карбідам або чыстых металаў.

Атрыманне карбіду кальцыя зручней не з самога кальцыя, а яго вокісла. Пры высокай тэмпературы (ад 2000 да 2300 ° С) адбываецца яго аднаўленне. Пры гэтым метал і вуглярод злучаюцца: CaO + 3C → CO ↑ + CaC2. Працэс працякае ў электрадугавой печы, дзе напальваюць сумесь негашеной вапны і коксу або антрацыта. Тэхнічны прадукт афарбаваны, мае шэры колер, так як змяшчае прымешкі ў выглядзе вольнага вугляроду, вокісу, а таксама сульфіду, фасфіду кальцыя і іншых хімічных злучэнняў. Масавая доля CaC2 ў ім складае 80-85%.

Пры ўзаемадзеянні карбідам з вадой вылучаецца ці метал, або ацэтылен. Па другім варыянце з вадой рэагуе карбід кальцыя. Ацэтылен, атрыманы ў выніку рэакцыі, якая мае прамысловае значэнне: 2H2O + CaC2 → C2H2 + Ca (OH) 2, з'яўляецца тэхнічным і мае непрыемны пах, так як змяшчае шэраг прымешак (NH3, H2S, PH3 і іншыя). Хоць у чыстым выглядзе ён з'яўляецца бескаляровым газам з характэрным слабаватым пахам, і ён даволі добра раствараецца ў вадзе. Мае вялікае значэнне для атрымання цианамида кальцыя (з'яўляецца сыравінай ў вытворчасці цыяністым злучэнняў або ўжываецца ў якасці ўгнаенні) з карбіду узаемадзеяннем яго з азотам па раўнанні рэакцыі: N2 + CaC2 → CaCN2 + C.

У мінулым CaC2 шырока выкарыстоўваўся ў карбідных лямпах, дзе служыў крыніцай ацэтыленавага полымя. У цяперашні час прымяненне такой крыніцы святла абмяжоўваецца ў асноўным спелеолагаў, яго выкарыстоўваюць таксама ў бакен і маяках. Іншыя важныя напрамкі прымянення CaC2 - гэта хімічныя тэхналогіі, дзе ён з'яўляецца сыравінай. Напрыклад, у вытворчасці прадуктаў арганічнага сінтэзу, галоўным з іх з'яўляецца каўчук сінтэтычны. Таксама з вугляродзістай кальцыя атрымліваюць ацэтыленавых сажу, вінілхларыд, воцатную кіслату, акрыланітрыл, этылен, ацэтон, штучныя смалы, стырол. У металургіі служыць для раскіслення металаў і десульфурации (зніжэнне ўтрымання кіслароду і серы адпаведна). Карбід кальцыя выкарыстоўваюць для вырабу рэгулятара росту раслін, парашковага карбіднага рэагента (ацэтыленавых зварка).

Атрыманне кожнай тоны CaC2 патрабуе прыкладна 3 тысячы кВт / гадзіну электраэнергіі. Таму яно апраўдана пры наяўнасці нізкіх коштаў на яе. Аднак у цэлым сусветная вытворчасць вугляродзістай кальцыя расце. Калі ў 70-х гадах папярэдняга стагоддзя штогод выпрацоўвалася да 5 мільёнаў тон, то ў нашым стагоддзі гэта колькасць вырасла прыкладна ўдвая. Так, у Кітаі вытворчасць ацэтылену на аснове карбіду кальцыя з'яўляецца асноўнай крыніцай сыравіны для хімічнай прамысловасці, у прыватнасці, для вытворчасці полівінілхларыду. Атрыманне ацэтылену з сваёй сыравіны больш эканамічным, чым пры выкарыстанні імпартнай нафты. Таму вытворчасць яго ў Кітаі расце. У 2005 годзе яна дасягала 8,94 мільёнаў тон, і была рэальная магчымасць выпускаць 17 мільён тон.

У адрозненне ад Кітая, у ЗША, Еўропе і Японіі спажыванне вугляродзістай кальцыя, як правіла, зніжаецца. Ўзровень яго вытворчасці ў ЗША ў 90-х гадах складаў ўсяго 236 тысяч тон у год. У нашай краіне карбід кальцыя выпускаюць па тэхнічным умовам, выкладзеным у ДАСТ 1460-81. Асноўныя яго спажыўцы - гэта Ўкраіна, Узбекістан, Румынія і Славакія. З-за высокай энергаёмістасці прадукту і ў сувязі з ростам цэн на электраэнергію спажыванне ацетиленида кальцыя ў Расіі і краінах-экспарцёрах знізілася ўдвая.