Карбид кальция

Карби́д ка́льция (углеро́дистый ка́льций, ацетилени́д кальция) — ${\displaystyle {\ce {CaC2}}}$ — в чистом виде бесцветные кристаллы. Бинарное неорганическое соединение кальция с углеродом.

Карбид кальция
Общие
Систематическое наименование	Кальция карбид
Сокращения	CaC2
Традиционные названия	Ацетиленид кальция; углеродистый кальций
Хим. формула	CaC2
Рац. формула	CaC2
Физические свойства
Состояние	твёрдое
Молярная масса	64,0994 (±0,004) г/моль
Плотность	2,22 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	2160 °C
• кипения	2300 °C
Энтальпия
•	-62,8 кДж/моль
Структура
Координационная геометрия	6
Кристаллическая структура	Тетрагональная
Классификация
Рег. номер CAS	75-20-7
PubChem	6352
Рег. номер EINECS	200-848-3
SMILES	[C-]#[C-].[Ca+2]
InChI	InChI=1S/C2.Ca/c1-2;/q-2;+2 UIXRSLJINYRGFQ-UHFFFAOYSA-N
RTECS	EV9400000
Номер ООН	1402
ChemSpider	6112
Безопасность
NFPA 704	4 1 2 W
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

История получения

Впервые получен в 1862 году Фридрихом Вёлером нагреванием сплава цинка и кальция с углём^[].

Получение

В настоящее время получают прокаливанием в электрических печах (температура 1900—1950 °C) смеси (оксида кальция) с коксом.

${\displaystyle {\ce {CaO\ +3C->[1900-1950~^{\circ }{\text{C}}]CaC2\ +CO}}}$.

Полученный таким образом технический продукт имеет серый, коричневый или зеленоватый цвет вследствие загрязнения углём и другими примесями. Он содержит также примеси (фосфида) и (сульфида кальция), поэтому такой карбид кальция и полученный из него ацетилен имеют неприятный запах из-за образования (фосфина) и сероводорода.

Физические свойства

Основной источник:

• Бесцветные тетрагональные кристаллы.
• Плотность: 2,2 г/см³ (при 20 °C).
• Удельная теплоёмкость при постоянном давлении: 0,92 Дж/г·K (в диапазоне 20—325 °C).
• Стандартная мольная теплоёмкость C_p (при 298 К, твёрдый): 62,34 Дж/моль.
• Стандартная энтальпия образования Δ_fH (твёрдый, при 298 К): −62,8 кДж/моль.
• Стандартная энергия образования Гиббса Δ_fG (твёрдый, при 298 К): −67,8 кДж/моль.
• Стандартная энтропия образования S (при 298 К, твёрдый): 70,3 Дж/моль·K.
• Энтальпия плавления ΔH_пл: 32,2 кДж/моль.
• Технический карбид кальция имеет резкий чесночный запах от примеси фосфина в ацетилене при взаимодействии с влагой воздуха^[].

Химические свойства

При взаимодействии c водой карбид кальция гидролизуется с образованием ацетилена и гидроксида кальция (гашёной извести):

${\displaystyle {\ce {CaC2 + 2 H2O -> Ca(OH)2 + C2H2 ^}}}$.

Эта реакция является экзотермической и протекает очень бурно, возможны самовозгорание ацетилена и взрыв. При нарушении правил техники безопасности возможно получение травм и ожогов.

Карбид кальция способен связывать азот при 1000°C. На этой реакции основан (цианамидный) метод связывания азота:

${\displaystyle {\ce {CaC2 + N2 -> CaCN2 + C}}}$.

Внешний вид и характеристики технического карбида кальция

Карбид кальция получают сплавлением в электрических печах кокса и негашеной извести. Расплавленный карбид кальция выпускается из печи в специальные формы — изложницы, в которых он затвердевает. Застывший карбид кальция дробится и сортируется на куски определённых размеров.

Технический карбид кальция представляет собой твёрдое кристаллическое вещество тёмно-серого или коричневого цвета. Он даёт кристаллический излом серого цвета с различными оттенками в зависимости от чистоты. Карбид кальция гигроскопичен, то есть поглощает воду. При взаимодействии с водой даже на холоде карбид кальция разлагается с бурным выделением ацетилена и большого количества тепла. Из за содержания примесей при добавлении воды выделяется неприятный запах. Разложение карбида кальция происходит и под влиянием атмосферной влаги.

По ГОСТ 1460-56 установлены следующие размеры (грануляция) кусков товарного карбида кальция: 2×8; 8×15; 15×25; 25×80. Технический карбид кальция содержит до 80 % химически чистого карбида кальция, остальное составляют примеси — негашеная известь, углерод, кремнезём и другие вещества.

Применение

Карбид кальция используют при проведении (автогенных) работ и освещения, а также в производстве ацетиленовой сажи и продуктов органического синтеза, из которых главным является синтетический каучук.

Карбид кальция применяют в производстве (цианамида кальция), из которого получают удобрения, цианистые соединения.

Карбид кальция используют для получения карбидно-карбамидного регулятора роста растений, изготовления порошкового карбидного реагента.

Из 1 кг технического карбида получается от 235 до 285 л ацетилена в зависимости от его сорта и грануляции: чем чище и крупнее карбид кальция, тем большее количество ацетилена он даёт при разложении.

Для разложения 1 кг карбида кальция теоретически требуется 0,56 л воды. Практически берут от 5 до 20 л воды для лучшего охлаждения ацетилена и обеспечения безопасности при работе. Скорость разложения карбида кальция водой зависит от его чистоты, грануляции, температуры и чистоты воды. Чем чище карбид кальция, меньше размер его кусков, выше температура и чище вода, тем больше скорость.

Физиологическое действие

• Среди всех неорганических производных кальция ${\displaystyle {\ce {CaC2}}}$ самый ядовитый.
• По степени воздействия на организм человека карбид кальция относится к 1-му (классу опасности) согласно ГОСТ 12.1.007.
• Попадание карбида кальция внутрь организма также является опасным.
• Пыль карбида кальция оказывает раздражающее действие на кожу, слизистые оболочки органов дыхания.

См. также

• Ацетилен
• Ацетилениды
• (Ацетиленовый генератор)
• (Газовая сварка)
• Карбидная лампа

Примечания

1. Кальция карбид: химические и физические свойства  (неопр.). Дата обращения: 12 июня 2015. 16 июня 2015 года.
2. Кальция карбид:справочник химика  (неопр.). Дата обращения: 12 июня 2015. 14 июня 2015 года.
3.   (неопр.). Архивировано из оригинала 15 июня 2015 года.