صيغة كربيد الكالسيوم CaC2: الخصائص والتفاعلات

الصيغة والهوية

الصيغة الكيميائية لكربيد الكالسيوم هي CaC2. وهو مركب أيوني مبني من كاتيونات الكالسيوم وأنيونات الأسيتيليد، وليس خليطا، وأهميته الصناعية تأتي مما يحدث عندما يلتقي أيون الأسيتيليد بالماء. يجمع الجدول أدناه بيانات الهوية المستخدمة في الملصقات وأوراق بيانات السلامة ومستندات النقل.

السلوك الفيزيائي والكيميائي

كربيد الكالسيوم التجاري عبارة عن مادة صلبة -سوداء ذات قوام صلب وهش ورائحة مميزة لا تأتي من CaC2 نفسه ولكن من آثار فوسفيد الكالسيوم وكبريتيد الكالسيوم، والتي تطلق الفوسفين وكبريتيد الهيدروجين عند ملامستها للرطوبة. النقي CaC2 عديم اللون؛ يرجع اللون الرمادي للمواد التقنية إلى الكربون الحر والحديد-الذي يحتوي على شوائب. المادة مستقرة مع بقائها جافة، ولا تحترق في الهواء في غياب الماء، ولكنها تتفاعل بسهولة مع رطوبة الغلاف الجوي، وهذا هو سبب إغلاق البراميل وسبب تدهور المخزون في المناخات الرطبة بشكل ملحوظ على مدى أشهر.

التفاعل مع الماء والأسيتيلين

التفاعل الذي يحدد المنتج هو CaC2 + 2H2O=C2H2 + Ca(OH)2. ينتج مول واحد من الكربيد مولًا واحدًا من الأسيتيلين، مما يعني أن الناتج الكتلي النظري من CaC2 النقي يبلغ حوالي 0.406 كجم من الأسيتيلين لكل كجم، أي ما يعادل تقريبًا 350 لترًا من الغاز لكل كجم عند 0 درجة مئوية و101.325 كيلو باسكال. لا تصل المادة الحقيقية أبدًا إلى هذا الرقم لأن الكربيد التقني يحتوي على جير حر وكربون غير متفاعل ورماد؛ ولذلك يتم تصنيف الدرجات التجارية من خلال قياس إنتاج الغاز، وتنتج الدرجات الجيدة ما بين 260 و300 لتر من الأسيتيلين لكل كيلوغرام عند درجة حرارة 20 مئوية. ويكون التحلل المائي طاردًا للحرارة بقوة، ويتم إنتاج هيدروكسيد الكالسيوم بواسطة منتج-على هيئة ملاط ​​يجب التعامل معه كتيار نفايات قلوي.

الأهمية الصناعية للصيغة

جزيء CaC2 هو نقطة الدخول إلى كيمياء الأسيتيلين. الأسيتيلين المنتج من الكربيد هو المادة الخام لمجموعة من المنتجات الكيميائية ويظل قيد الاستخدام في لحام الأسيتيلين بالأوكسي- وقطعه وتسخينه عندما تكون درجة حرارة اللهب المرتفعة مهمة. كربيد الكالسيوم هو أيضًا عامل اختزال وإزالة الكبريت في الحديد والصلب، ويتم شحنه في مغارف وأفران الحث لهذا الغرض، حيث يعمل الكالسيوم والكربون بشكل مستقل. في المسبك، يتم استخدام نفس المركب لإزالة الكبريت من الحديد والكربنة، ويساهم منتج الجير- الثانوي في تكييف الخبث.

تصنيف الجودة والشوائب

يتم تداول كربيد الكالسيوم على أساس إنتاج الغاز وجزء الحجم وحدود الشوائب بدلاً من اختبار كيميائي لـ CaC2. تحدد المواصفات الوطنية مثل GB/T 10665 هيكل التصنيف للسوق الصينية، ويطلب العملاء عادةً مقابل الحد الأدنى من إنتاج الغاز بالإضافة إلى فئة الحجم. الشوائب التي تسبب الشكاوى في أغلب الأحيان هي الفوسفور، الذي يشكل الفوسفين في المولد؛ يجب تنقية كبريتيد الهيدروجين من شوائب الكبريتيد من الغاز قبل استخدامه في التخليق الكيميائي. يتم التحكم في محتوى الدقائق بشكل منفصل لأن الجزيئات الدقيقة تتفاعل بسرعة كبيرة في المولد ويمكن أن تسبب ارتفاع درجة الحرارة المحلية.

السلامة والتخزين والنقل

كربيد الكالسيوم هو مادة خطرة. وهي مصنفة تحت رقم الأمم المتحدة 1402 في الفئة 4.3، وهي مواد تنبعث منها غازات قابلة للاشتعال عند ملامستها للمياه، ويجب أن يتبع النقل والتخزين هذا التصنيف. إن الأسيتيلين الذي يتولد عند ملامسته للرطوبة قابل للاشتعال على نطاق واسع، ما يقرب من 2.5% إلى 81% من حيث الحجم في الهواء، لذا لا يجب السماح للغاز بالتراكم في مكان ضيق. يجب أن تكون مناطق التخزين جافة وجيدة التهوية وخالية من خطوط المياه وأنظمة الرش وبعيدة عن الأحماض والعوامل المؤكسدة. لا يتم فتح البراميل إلا حسب الحاجة، وباستخدام أدوات غير -للإشعال، ويجب إبعاد المادة عن مصادر الإشعال. يتم تجفيف الانسكابات الصغيرة. ولا يتم استخدام المياه مطلقًا في عمليات التنظيف-. تشمل معدات الحماية الشخصية حماية العين والقفازات وحماية الجهاز التنفسي حيث يتولد الغبار، ويجب مراقبة الجو في مناطق المناولة المغلقة بحثًا عن الأسيتيلين والفوسفين.

الأسئلة المتداولة

Q:ما هي الصيغة الكيميائية لكربيد الكالسيوم؟
ج: CaC2، كتلته المولية 64.10 جم/مول. وهو عبارة عن أسيتيليد أيوني من الكالسيوم ويتم توفيره على شكل كتل أو مسحوق رمادي اللون -أسود.

Q:ماذا يحدث عند إضافة كربيد الكالسيوم إلى الماء؟
A: CaC2 + 2H2O=C2H2 + Ca(OH)2. يتم إطلاق غاز الأسيتيلين ويتشكل هيدروكسيد الكالسيوم على شكل ملاط ​​قلوي؛ يكون التفاعل طاردًا للحرارة ويولد حرارة كبيرة.

Q:ما هي كمية الأسيتيلين التي ينتجها كيلوغرام من الكربيد؟
ج: الحد الأقصى النظري لـ CaC2 النقي هو حوالي 0.406 كجم لكل كيلوغرام، أي ما يقرب من 350 لترًا عند 0 درجة مئوية و101.325 كيلو باسكال. توفر الدرجات التجارية 260-300 لترًا لكل كيلوغرام عند درجة حرارة 20 درجة مئوية اعتمادًا على معدل إنتاج الغاز الخاص بها.

Q:من أين تأتي رائحة كربيد الكالسيوم؟
ج: من الشوائب وليس من CaC2 نفسه. يطلق فوسفيد الكالسيوم وكبريتيد الكالسيوم في الكربيد التقني الفوسفين وكبريتيد الهيدروجين عند وجود الرطوبة، وتحمل هذه الغازات الرائحة المميزة.

Q:كيف يجب تخزين كربيد الكالسيوم؟
ج: في حاويات جافة ومغلقة في مبنى جاف وجيد التهوية- بدون تغطية أنابيب المياه أو الرشاشات، وبعيدًا عن الأحماض والمواد المؤكسدة. احتفظ بالكميات عند الحد الأدنى من العمل وافتح الحاويات فقط عند الحاجة.