Karbid vápníku

V důsledku interakce uhlíku s kovy při vysokých teplotách se získají karbidy. Například karbid vápníku: Ca + 2C → CaC2. Ze všech karbidů má největší praktický význam. Čistý CaC2 je dobře krystalizující pevná látka, tvoří bezbarvé krystaly ionty Ca2 + a C2-. Jiné názvy jsou acetylenid vápenatý nebo uhličitan vápenatý. Molární hmotnost je 64,1 g / mol. Není těkavá a není rozpustná v žádných známých rozpouštědlech, ale rozkládá se působením vody. Jeho hustota je 2,22 g / cm sup3-. Teplota tání je 2160 ° C a teplota varu je 2300 ° C. Stupeň působení na tělo se týká látek velmi nebezpečných (první třída nebezpečí).

První Acetylid vápenatý byl připraven v roce 1862 v německém chemik Friedrich Wöhler při zahřívání s aktivním uhlím slitinou zinku a vápníku. Rovněž popsal reakci vápníku s obsahem uhlíku s H2O. Dokonce i s jeho stopami (například s atmosférickou vlhkostí), karbid vápníku reaguje intenzivně s uvolněním velkého množství tepla. Ale v případě nedostatku vody se výsledný acetylen může samovolně vznítit. Karbid vápníku reaguje násilně se zředěnými anorganickými kyselinami a vodnými roztoky zásad. Současně se uvolňuje acetylen. Jako silné redukční činidlo je CaC2 schopen obnovit všechny oxidy kovů na karbidy nebo čisté kovy.

Produkce karbidu vápníku je výhodnější nejen z vápníku, ale z jeho oxidu. Při vysoké teplotě (2000 až 2300 ° C) se obnoví. V tomto případě jsou kov a uhlík spojeny: CaO + 3C → COuarr- + CaC2. Proces probíhá v elektrické obloukové peci, kde se směs zahřívá nehasené vápno a koks nebo antracit. Technický výrobek je barevný, šedavě zbarvený, protože obsahuje nečistoty v podobě volných uhlík, oxid, stejně jako sulfid, fosfid vápníku a další chemické sloučeniny. Hmotnostní podíl CaC2 v něm je 80-85%.

Při interakci karbidů s vodou se uvolní kov nebo acetylen. Ve druhé variantě reaguje karbid vápníku s vodou. Acetylen, vzniklý reakcí, která má průmyslový význam: 2H2O + CaC2 → C2H2 + Ca (OH) 2, je technický a má nepříjemný zápach, neboť obsahuje řadu nečistot (NH3, H2S, PH3, atd). I když je ve své čisté formě bezbarvý plyn s charakteristickým nepatrným zápachem a rozpouští se spíše dobře ve vodě. Je důležité získat kyanamid vápenatý (surovina při výrobě sloučenin kyanidu nebo aplikován jako hnojivo) karbid reakcí s dusíkem reakční rovnice: N2 + CaC2 → CaCN2 + C.

V minulosti byl CaC2 široce používán v karbidových lampách, kde sloužil jako zdroj plamene acetylenu. V současné době je použití takového zdroje světla omezeno především na speleologii, používá se také v majácích a majácích. Dalšími důležitými způsoby použití CaC2 jsou chemické technologie, kde se jedná o surovinu. Například při výrobě produktů organické syntézy je hlavní syntetický kaučuk. Získat také z karbidu vápníku acetylenových sazí, vinylchlorid, vinyl-kyselina octová, akrylonitril, ethylen, aceton, syntetických pryskyřic, styrenu. V metalurgii slouží k deoxidaci kovů a odsíření (snížení obsahu kyslíku a síry). Karbid vápníku se používá k výrobě regulátoru růstu rostlin, reagujícího s práškovým karbidem (s acetylenovým svařováním).

Příjem každé tuny CaC2 vyžaduje přibližně 3 tisíc kW / h elektrické energie. Je proto oprávněná za nízké ceny. Obecně však celosvětová produkce vápníku uhličitého roste. Pokud se v 70 letech předchozího století stalo 5 milionů tun ročně, pak v tomto století toto číslo vzrostlo přibližně dvakrát. V Číně tedy výroba acetylenu na bázi karbidu vápníku je hlavním zdrojem surovin pro chemický průmysl, zejména pro výrobu PVC. Výroba acetylenu z jeho surovin je ekonomičtější než při použití dováženého oleje. Proto její výroba v Číně roste. V roce 2005 dosáhla 8,94 milionu tun a byla zde skutečná příležitost vyrobit 17 milionů tun.

Na rozdíl od Číny, USA, Evropy a Japonska je spotřeba vápníku obvykle snížena. Úroveň produkce ve Spojených státech v 90. letech činila pouze 236 tisíc tun ročně. V naší zemi vyrábí karbid vápníku technické podmínky, uvedeným v GOST 1460-81. Jeho hlavními spotřebiteli jsou Ukrajina, Uzbekistán, Rumunsko a Slovensko. Vzhledem k vysoké energetické náročnosti výrobku a rostoucím cenám spotřebu elektrické energie Acetylid vápenatý v Rusku a vyvážejících zemích se snížil na polovinu.