Carbur de calci

Com a resultat de la interacció de carboni amb metalls a altes temperatures, s'obtenen carburs. Per exemple, el carbur de calci: Ca + 2C → CaC2. De tots els carburs, té la major importància pràctica. El CaC2 pur és un cristall sòlidament cristal·litzat i ben incolor, els cristalls estan formats per Ca2 + i C2-ions. Altres noms són acetilè de calci o carbonat de calci. La massa molar és de 64,1 g / mol. No és volàtil i no és soluble en cap dels solvents coneguts, però es descompon sota l'acció de l'aigua. La seva densitat és de 2,22 g / cm³. El punt de fusió és de 2160 ° C i el punt d'ebullició és de 2300 ° C. Pel grau d'impacte sobre el cos es refereix a substàncies extremadament perilloses (1 ª classe de perill).

Per primera vegada, l'acetilè de calci es va obtenir el 1862 pel químic alemany Friedrich Weller quan es va escalfar amb carboni a partir d'un aliatge de zinc i calci. També va descriure la reacció de calci carbònic amb H2O. Fins i tot amb els seus rastres (per exemple, amb humitat atmosfèrica), el carbur de calci reacciona vigorosament, amb l'alliberament d'una gran quantitat de calor. Però en cas de falta d'aigua, l'acetilè resultant pot autoiniciar-se. El carbur de calci reacciona violentament amb àcids inorgànics diluïts i solucions aquoses d'àlcalis. Al mateix temps, també s'allibera acetilè. Sent un agent reductor fort, CaC2 és capaç de restaurar tots els òxids metàl·lics als carburs o metalls purs.

La producció de carbur de calci és més convenient no del propi calci, sinó del seu òxid. A una temperatura alta (2000 a 2300 ° C), es restaura. En aquest cas, el metall i el carboni s'uneixen: CaO + 3C → CO ↑ + CaC2. El procés es realitza en un forn d'arc elèctric, on s'escalfa una barreja de calç , calç i antracita. El producte tècnic és de color, té un color grisenc, ja que conté impureses en forma de carboni, òxid, sulfurs, fosfats de calci i altres compostos químics. La fracció de massa de CaC2 en el mateix és del 80-85%.

En la interacció dels carburs amb aigua, s'allibera metall o acetilè. En la segona variant, el carbur de calci reacciona amb l'aigua. L'acetilè obtingut com a resultat de la reacció, que té el valor industrial: 2H2O + CaC2 → C2H2 + Ca (OH) 2, és tècnic i té una olor desagradable, ja que conté diverses impureses (NH3, H2S, PH3 i altres). Encara que en la seva forma pura és un gas incolor amb una característica lleu olor, i es dissol molt bé en aigua. És de gran importància obtenir cianamida de calci (és una matèria primera en la producció de compostos de cianur o utilitzada com fertilitzant) del carburo per la seva interacció amb el nitrogen segons l'equació de reacció: N2 + CaC2 → CaCN2 + C.

En el passat, CaC2 es va utilitzar àmpliament en llums de carbur, on va servir com a font de flama d'acetilè. Actualment, l'ús d'aquesta font de llum es limita principalment a l'espeleologia, també s'utilitza en boies i fars. Altres usos importants de CaC2 són les tecnologies químiques, on es tracta d'una matèria primera. Per exemple, en la producció de productes de síntesi orgànica, el principal és el cautxú sintètic. També a partir de calci carboníac s'obtenen acetilè negre, clorur de vinil, àcid acètic, acrilonitril, etilè, acetona, resines artificials, estirè. En metal·lúrgia serveix per desoxidar metalls i desulfurizar (reduint el contingut d'oxigen i sofre, respectivament). El carbur de calci s'utilitza per a fer el regulador de creixement de la planta, el reactiu de carbur en pols (soldadura d'acetilè).

La recepció de cada tona de CaC2 requereix aproximadament 3 mil kW / h d'electricitat. Per tant, es justifica en presència de baixos preus per a això. No obstant això, en general, la producció mundial de calci carbònic creix. Si en els anys 70 del segle precedent es produïen fins a 5 milions de tones anuals, llavors en aquest segle aquest número ha crescut aproximadament dues vegades. Així, a la Xina, la producció d'acetilè a base de carbur de calci és la principal font de matèries primeres per a la indústria química, en particular per a la producció de PVC. La producció d'acetilè a partir de matèries primeres és més econòmica que l'ús d'oli importador. Per tant, la seva producció a la Xina creix. El 2005 va assolir els 8,94 milions de tones i hi va haver una oportunitat real per produir 17 milions de tones.

En contrast amb la Xina, als Estats Units, Europa i Japó, el consum de carboni de calci sol reduir-se. El nivell de producció a Estats Units durant els anys 90 va ser de només 236 mil tones anuals. Al nostre país, el carbur de calci es produeix d'acord amb les especificacions establertes a GOST 1460-81. Els seus principals consumidors són Ucraïna, Uzbekistan, Romania i Eslovàquia. A causa de l'alta intensitat energètica del producte i l'augment dels preus de l' electricitat , el consum d' acetilè de calci a Rússia i països exportadors s'ha reduït a la meitat.