נוסחת סידן קרביד CaC2: תכונות ותגובות

נוסחה וזהות

הנוסחה הכימית של סידן קרביד היא CaC2. זוהי תרכובת יונית הבנויה מקטיוני סידן ואניונים אצטילידים, לא תערובת, וחשיבותה התעשייתית נובעת ממה שקורה כאשר יון האצטילידים פוגש מים. הטבלה שלהלן אוספת את נתוני הזהות המשמשים על תוויות, דפי בטיחות ומסמכי תחבורה.

התנהגות פיזיקלית וכימית

סידן קרביד מסחרי הוא מוצק אפור-שחור בעל מרקם קשה ושביר וריח אופייני שאינו מגיע מ-CaC2 עצמו אלא עקבות של סידן פוספיד וסידן גופרתי, המשחררים פוספין ומימן גופרתי במגע עם לחות. CaC2 טהור הוא חסר צבע; הצבע האפור של חומר טכני נגרם על ידי פחמן וברזל חופשי- המכילים זיהומים. החומר יציב בזמן שהוא נשאר יבש, והוא לא נשרף באוויר בהיעדר מים, אבל הוא מגיב בקלות עם לחות אטמוספרית, וזו הסיבה שהתופים אטומים ומדוע המלאי באקלים לח מתדרדר באופן מדיד במשך חודשים.

תגובה עם מים ואצטילן

התגובה שמגדירה את המוצר היא CaC2 + 2H2O=C2H2 + Ca(OH)2. מול אחד של קרביד מניב מול אחד של אצטילן, כלומר תפוקת המסה התיאורטית מ-CaC2 טהור היא כ-0.406 ק"ג של אצטילן לק"ג, שווה ערך ל-350 ליטר גז לק"ג ב-0 C ו-101.325 ק"ג. חומר אמיתי אף פעם לא מגיע לנתון הזה מכיוון שקרביד טכני מכיל סיד חופשי, פחמן לא מגיב ואפר; לפיכך, ציונים מסחריים מדורגים לפי תפוקת גז מדודה, וציונים טובים מספקים בין 260 ל-300 ליטר של אצטילן לק"ג ב-20 C. ההידרוליזה היא אקסותרמית מאוד, והסידן הידרוקסיד לתוצר- מיוצר כתרחיץ שיש לטפל בו כפסולת אלקלית.

המשמעות התעשייתית של הנוסחה

מולקולת CaC2 היא נקודת הכניסה לכימיה של אצטילן. אצטילן המופק מקרביד הוא חומר הזנה למגוון מוצרים כימיים ונשאר בשימוש עבור ריתוך, חיתוך וחימום אוקסי -אצטילן, כאשר טמפרטורת הלהבה הגבוהה חשובה. סידן קרביד הוא גם חומר מפחית ומסיר גופרית בברזל ובפלדה, והוא נטען למצקות ולתנורי אינדוקציה לשם כך, שבהם הסידן והפחמן פועלים באופן עצמאי. בבית היציקה משתמשים באותה תרכובת להפחתת גופרית של ברזל ולקרבוריזציה, ו-תוצר הלוואי שלה סיד תורם למיזוג סיגים.

דירוג איכות וזיהומים

סידן קרביד נסחר לפי תפוקת גז, חלקי גודל ומגבלות טומאה ולא לפי בדיקה כימית של CaC2. מפרטים לאומיים כגון GB/T 10665 קובעים את מבנה הדירוג עבור השוק הסיני, ולקוחות מזמינים בדרך כלל כנגד תפוקת גז מינימלית בתוספת דרגת גודל. הטומאה שגורמת לרוב לתלונות היא זרחן, היוצר פוספין במחולל; מימן גופרתי מזיהומים גופרתיים חייב להיות קרצוף מהגז לפני השימוש בסינתזה כימית. תכולת הקנסות נשלטת בנפרד מכיוון שחלקיקים עדינים מגיבים מהר מדי בגנרטור ועלולים לגרום להתחממות יתר מקומית.

בטיחות, אחסון והובלה

סידן קרביד הוא פריט מסוכן. הוא מסווג תחת UN 1402 בדרגה 4.3, חומרים אשר במגע עם מים פולטים גזים דליקים, והובלה ואחסון חייבים לפעול לפי סיווג זה. האצטילן שהוא מייצר במגע עם לחות דליק בטווח רחב, בערך 2.5% עד 81% בנפח באוויר, כך שאסור לאפשר לגז להצטבר בחלל סגור. אזורי האחסון צריכים להיות יבשים, מאווררים, נקיים מקווי מים ומערכות ספרינקלרים, ומופרדים מחומצות וחומרי חמצון. תופים נפתחים רק לפי הצורך, עם כלים-לא מעוררים, ויש להרחיק את החומר ממקורות הצתה. שפיכות קטנות נסחפות יבשות; לעולם לא משתמשים במים לניקוי{10}. ציוד מגן אישי כולל מיגון עיניים, כפפות והגנה על דרכי הנשימה היכן שנוצר אבק, ויש לעקוב אחר האווירה באזורי טיפול סגורים עבור אצטילן ופוספין.

שאלות נפוצות

Q:מהי הנוסחה הכימית של סידן קרביד?
ת: CaC2, עם מסה מולרית של 64.10 גרם/מול. זהו אצטיליד יוני של סידן והוא מסופק כגושים או אבקה שחורים אפורים-.

Q:מה קורה כשמוסיפים סידן קרביד למים?
ת: CaC2 + 2H2O=C2H2 + Ca(OH)2. גז אצטילן משתחרר וסידן הידרוקסיד נוצר כתרחיץ אלקליין; התגובה היא אקסותרמית ויוצרת חום רב.

Q:כמה אצטילן מייצר קילוגרם קרביד?
ת: המקסימום התיאורטי עבור CaC2 טהור הוא כ-0.406 ק"ג לקילוגרם, בערך 350 ליטר ב-0 C ו-101.325 kPa. כיתות מסחריות מספקות 260-300 ליטר לק"ג ב-20 C בהתאם לדירוג תפוקת הגז שלהם.

Q:מאיפה מגיע ריח הסידן קרביד?
ת: מזיהומים ולא מ-CaC2 עצמו. סידן פוספיד וסידן גופרתי בקרביד טכני משחררים פוספין ומימן גופרתי כאשר קיימת לחות, וגזים אלו נושאים את הריח האופייני.

Q:כיצד יש לאחסן סידן קרביד?
ת: במיכלים יבשים ואטומים בבניין יבש ומאוורר- היטב ללא צנרת מים או כיסוי ממטרה, הרחק מחומצות וחומרים מחמצנים. שמרו על הכמויות למינימום העבודה ופתחו מיכלים רק כאשר נדרש.