Carburo di calcio
Come risultato dell'interazione del carbonio con i metallialle alte temperature si ottengono carburi. Ad esempio, carburo di calcio: Ca + 2C → CaC2. Di tutti i carburi, ha il più grande significato pratico. Il CaC2 puro è un solido cristallino ben cristallizzato, i cristalli incolori sono formati da Ca2 + e C2-ioni. Altri nomi sono calcio acetilenide o carbonato di calcio. La massa molare è di 64,1 g / mol. Non è volatile e non è solubile in nessuno dei solventi noti, ma si decompone sotto l'azione dell'acqua. La sua densità è 2,22 g / cm³. Il punto di fusione è 2160 ° C e il punto di ebollizione è 2300 ° C. Dal grado di impatto sul corpo si fa riferimento a sostanze estremamente pericolose (1a classe di pericolo).
Il calcio acetilide è stato ottenuto per la prima volta nel 1862anno dal chimico tedesco Friedrich Weller quando riscaldato con carbonio da una lega di zinco e calcio. Ha anche descritto la reazione del calcio carbonioso con H2O. Anche con le sue tracce (ad esempio, con l'umidità atmosferica), il carburo di calcio reagisce vigorosamente, con il rilascio di una grande quantità di calore. Ma in caso di mancanza d'acqua, l'acetilene risultante può auto-infiammarsi. Il carburo di calcio reagisce violentemente con acidi inorganici diluiti e soluzioni acquose di alcali. Allo stesso tempo viene rilasciato anche acetilene. Essendo un forte agente riducente, CaC2 è in grado di ripristinare tutti gli ossidi metallici a carburi o metalli puri.
Ottenere carburo di calcio è più conveniente non dal moltocalcio e suoi ossidi. A temperatura elevata (da 2000 a 2300 ° C), viene ripristinato. In questo caso, il metallo e il carbonio sono collegati: CaO + 3C → CO ↑ + CaC2. Il processo si svolge in un forno elettrico ad arco, dove viene riscaldata una miscela di calce viva e coke o antracite. Il prodotto tecnico è colorato, ha un colore grigiastro, poiché contiene impurità sotto forma di carbonio libero, ossido e anche solfuro, fosfuro di calcio e altri composti chimici. La frazione di massa di CaC2 in essa è dell'80-85%.
Quando i carburi reagiscono con l'acqua,o metallo, o acetilene. Nella seconda variante, il carburo di calcio reagisce con l'acqua. Acetilene, la reazione risultante che ha importanza industriale: 2H2O + CaC2 → C2H2 + Ca (OH) 2, è una tecnica ed ha un odore sgradevole, perché contiene un certo numero di impurezze (NH3, H2S, PH3, ecc). Anche se in forma pura, è un gas incolore con un odore caratteristico piuttosto debole, ed è molto solubile in acqua. È importante ottenere calcio cianammide (una materia prima per la produzione di composti di cianuro o applicata come fertilizzante) carburo facendolo reagire con azoto secondo l'equazione di reazione: N2 + CaC2 → CaCN2 + C.
In passato, CaC2 è stato ampiamente utilizzato nel carburolampade, dove serviva come fonte di fiamma acetilene. Attualmente, l'uso di tale fonte di luce è limitato principalmente alla speleologia, è anche usato nei fari e nei fari. Altri importanti usi di CaC2 sono le tecnologie chimiche, dove è una materia prima. Ad esempio, nella produzione di prodotti di sintesi organica, la principale è la gomma sintetica. Anche dal calcio carbonaceo si ottengono acetilene nero, vinilcloruro, acido acetico, acrilonitrile, etilene, acetone, resine artificiali, stirene. Nella metallurgia serve a disossidare i metalli e a desolforare (riducendo rispettivamente il contenuto di ossigeno e zolfo). Il carburo di calcio è utilizzato per realizzare un regolatore di crescita delle piante, reagente al carburo di polvere (saldatura acetilene).
La produzione di ciascuna tonnellata di CaC2 richiede circa 3migliaia di kilowattora di elettricità. Pertanto, è giustificato dalla presenza di prezzi bassi per questo. Tuttavia, in generale, la produzione mondiale di calcio carbonico sta crescendo. Se negli anni '70 del secolo scorso, ogni anno di produrre fino a 5 milioni di tonnellate, nel nostro secolo, il numero è cresciuto di circa la metà. Ad esempio, in Cina, la produzione di acetilene basato su carburo di calcio è la principale fonte di materie prime per l'industria chimica, in particolare per la produzione di cloruro di polivinile. La produzione di acetilene dalle sue materie prime è più economica rispetto all'utilizzo di petrolio importato. Pertanto, la sua produzione in Cina è in crescita. Nel 2005, ha raggiunto 8,94 milioni di tonnellate e ci sono state reali opportunità di produrre 17 milioni di tonnellate.
A differenza della Cina, negli Stati Uniti, in Europa e in Giapponeil consumo di carbonio di calcio è generalmente ridotto. Il livello della sua produzione negli Stati Uniti negli anni '90 è stato pari a solo 236.000 tonnellate all'anno. Nel nostro paese, il carburo di calcio ha prodotto secondo le specifiche indicate nella norma ISO 1460-1481. I suoi principali consumatori sono Ucraina, Uzbekistan, Romania e Slovacchia. A causa dell'elevato consumo energetico del prodotto in relazione ad un aumento dei prezzi dell'elettricità di consumo acetylide di calcio in Russia e paesi esportatori si sono dimezzate.
