Estrutura de carboneto de cálcio (CAC2), propriedades, obtenção, uso

Ele Carboneto de cálcio É um composto inorgânico formado por elementos de cálcio (CA) e carbono (c) (c). Sua fórmula química é CAC₂. É um sólido que pode ser incolor para branco e acinzentado, e até preto, dependendo das impurezas que ele contém.

Uma de suas reações químicas mais importantes do CAC₂ é aquele que ocorre com a água h₂Ou, no qual HCidor acetileno se forma. Portanto, é usado para obter acetileno industrialmente. Devido à mesma reação da água, é usado para amadurecer frutas, em canhões falsos e em explosões navais.

Carboneto de cálcio CAC₂ sólido. Ondřej MANGL / PUB DOMAIN. Fonte: Wikimedia Commons.

A reação do CAC₂ Com a água também produz uma lama útil para preparar o clínico (um componente de cimento), que produz menos dióxido de carbono (CO₂) Se comparado ao método tradicional de produzir cimento.

Com nitrogênio (n₂) O carboneto de cálcio forma a cianamida de cálcio, que é usada como fertilizante. O CAC₂ Também é usado para remover o enxofre de certas ligas de metal.

Algum tempo atrás, o CAC₂ Foi usado nas lâmpadas de carboneto tão chamadas, mas elas não são mais muito comuns porque são perigosas.

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Estrutura

O carboneto de cálcio é um composto iônico e é formado pela CA Calcio ion²⁺ e o carboneto ou acetiluro C₂^2-. O íon de carboneto é composto por dois átomos de carbono unidos por uma ligação tripla.

Estrutura química do carboneto de cálcio. Autor: Hellbus. Fonte: Wikimedia Commons.

A estrutura cristalina do CAC₂ É derivado do cúbico (como NaCl de cloreto de sódio), mas como o íon c₂^2- A estrutura é alongada é distorcida e gira tetragonal.

Nomenclatura

• Carboneto de cálcio
• Carboneto de cálcio
• Acetilura de cálcio

Propriedades

Estado físico

Sólido cristalino que, quando puro, é incolor, mas se estiver contaminado com outros compostos, pode ser amarelado ou acinzentado a preto.

Carboneto de cálcio CAC₂ Com impurezas. LEIEM/CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/4.0). Fonte: Wikimedia Commons.

Peso molecular

64.0992 g/mol

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Ponto de fusão

2160 ºC

Ponto de ebulição

O CAC₂ ferve a 2300 ºC com decomposição. O ponto de ebulição deve ser medido sob atmosfera inerte, isto é, sem oxigênio ou umidade.

Densidade

2,22 g/cm³

Propriedades quimicas

O carboneto de cálcio reage com a água para formar hccer acetileno e hidróxido de cálcio CA (OH)₂:

CAC₂ + 2 h₂O → HCidor + Ca (OH)₂

O acetileno é inflamável, portanto, na presença de umidade, o CAC₂ Pode ser inflamável. No entanto, quando está seco, não é.

Carboneto de cálcio CAC₂ Com a forma de água hc hoch acetileno, composto inflamável. Kristina Kravets/CC BY-S (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0). Fonte: Wikimedia Commons.

O carboneto de cálcio reage com nitrogênio n₂ Para formar canamida de cacnio cacn₂:

CAC₂ + N₂ → CACN₂ + C

Obtenção

O carboneto de cálcio é produzido industrialmente em um forno de arco elétrico com base em uma mistura de carbonato de cálcio (Caco₃) e carvão (c) que é enviado a uma temperatura de 2000 ° C. A reação está resumida da seguinte forma:

Ladrão₃ + 3 C → CAC₂ + Co ↑ + co₂↑

Ou também:

Cao + 3 C → CAC₂ + Co ↑

Em um forno de arco elétrico, há um arco de eletricidade entre dois eletrodos de grafite, que resistem às altas temperaturas que são formadas. Um carboneto de cálcio com 80-85% de pureza é obtido.

Formulários

Na produção de acetileno

Industrialmente, a reação de carboneto de cálcio com água para produzir acetileno C é usada₂H₂.

CAC₂ + 2 h₂O → HCidor + Ca (OH)₂

Este é o uso mais importante do carboneto de cálcio. Em alguns países, o acetileno é muito apreciado, pois permite produzir cloreto de polivinil, que é um tipo de plástico. Além disso, o acetileno serve para realizar soldas a altas temperaturas.

Metais de chama de acetileno HCCH em temperaturas muito altas. Autor: ShutterBug75. Fonte: Pixabay.

Na redução de emissões de coes₂

Os restos obtidos da obtenção de acetileno a partir do CAC₂ (também chamado de "lodo de carboneto de cálcio" ou "resíduos de carboneto de cálcio") Eles servem para serem usados ​​na obtenção de clínquer ou concreto.

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A lama de carboneto de cálcio tem um alto teor de hidróxido de cálcio (CA (OH)₂) (cerca de 90%), algum carbonato de cálcio (caco₃) e tem um pH maior que 12.

Os resíduos de carboneto de cálcio podem ser usados ​​na atividade de construção para preparar o concreto, reduzindo assim a geração de CO₂ da referida indústria. Autor: Engin Akyurt. Fonte: Pixabay.

Por esses motivos, você pode reagir com o SIO₂ ou al₂QUALQUER₃ formando um produto semelhante ao obtido pelo processo de hidratação do cimento.

Uma das atividades humanas que produz mais emissões₂ É a indústria da construção. O co₂ É gerado a leste do carbonato de cálcio durante a reação para formar concreto.

Usando lama de carboneto de cálcio para substituir carbonato de cálcio (caco₃) Verificou -se que as emissões são reduzidas₂ Em 39%.

Na obtenção de cianamida de cálcio

O carboneto de cálcio também é usado industrialmente para obter CACN de cianamida de cálcio₂.

CAC₂ + N₂ → CACN₂ + C

A cianamida de cálcio tem uso como fertilizante, porque com a água do solo se torna cianamida h2n = c = n, que fornece nitrogênio às plantas, um nutriente essencial para estes.

Na indústria metalúrgica

O carboneto de cálcio é usado para remover ligas como Ferroníquel. O CAC está misturado₂ Com a liga fundida a 1550 ° C. O enxofre (s) reage com carboneto de cálcio e sulfeto de cálcio CAS e carvão C:

CAC₂ + S → 2 C + CAS

A remoção de enxofre é favorecida se a mistura for eficiente e o teor de carbono em liga estiver baixo. O sulfeto de cálcio de casclium flutua na superfície da liga fundida onde opta e descartada.

Em vários usos

O carboneto de cálcio tem sido usado na eliminação de enxofre de ferro. Também como combustível na produção de aço e como um poderoso desoxidante.

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É usado para amadurecer frutas. Do carboneto de cálcio com água, é gerado acetileno, o que induz a maturação de frutas, como bananas.

Bananas podem amadurecer usando carboneto de cálcio CAC₂. Autor: Alexas Fotos. Fonte: Pixabay.

O carboneto de cálcio é usado em canhões falsos para causar o barulho alto de explosão que os caracteriza. Aqui também é usada formação de acetileno, que explode com uma faísca dentro do artefato.

O CAC₂ É usado para gerar sinais no alto mar em explosões navais que auto -considerem.

Uso descontinuado

O CAC₂ Foi usado nas lâmpadas de carboneto de som. A operação destes consiste em pingar água no carboneto de cálcio para formar acetileno, que liga e, portanto, fornece luz.

Essas lâmpadas foram usadas em minas de carvão, mas seu uso foi descontinuado devido à presença de metano a gás₄ Nessas minas. Este gás é inflamável e a chama da lâmpada de carboneto pode fazê -la disparar ou explorar.

Lâmpada de carboneto de cálcio CAC₂. Domínio Scehardt / pub. Fonte: Wikimedia Commons.

Eles foram amplamente utilizados em minas de rochas ardósia, cobre e lata, e também nos primeiros carros, motocicletas e bicicletas, como luzes frontais ou faróis.

Eles foram atualmente substituídos por lâmpadas elétricas ou até lâmpadas LED. No entanto, eles ainda são usados ​​em países como a Bolívia, nas minas de prata de Potosí.

Riscos

Carboneto de cálcio CAC₂ seco não é inflamável, mas na presença de umidade forma acetileno, o que é.

Para extinguir um incêndio na presença de CAC₂ Água, espuma, dióxido de carbono ou extintores de halogênio nunca devem ser usados. Hidróxido de sódio ou cálcio deve ser usado.

Referências

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