كربيد الكالسيوم
| |
| |
| الأسماء | |
|---|---|
| اسم أيوپاك
Calcium carbide
| |
| المُعرِّفات | |
| رقم CAS | |
3D model (JSmol)
|
|
| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard | 100.000.772 
|
PubChem CID
|
|
CompTox Dashboard (EPA)
|
|
| |
| |
| الخصائص | |
| الصيغة الجزيئية | CaC2 |
| كتلة مولية | 64.099 غ/مول |
| المظهر | بلورات رمادية إلى سوداء |
| الكثافة | 2.22 غ/سم3 |
| نقطة الانصهار | |
| نقطة الغليان | |
| قابلية الذوبان في الماء | يتفكك |
| قابلية الذوبان | غير منحل |
| البنية | |
| البنية البلورية | Tetragonal [1] |
| الزمرة الفراغية | D174h, I4/mmm, tI6 |
| هندسة إحداثية |
6 |
| الكيمياء الحرارية | |
| الإنتالپية المعيارية للتشكل ΔfH |
−63 kJ·mol−1 |
| Standard molar entropy S |
70 J·mol−1·K−1 |
| المخاطر | |
تبويب الاتحاد الاوروپي (DSD)
|
 F
|
| توصيف المخاطر | R15 |
| تحذيرات وقائية | (S2) ، قالب:S8 ، S42 |
| NFPA 704 (معيـَّن النار) | |
| نقطة الوميض | 305 °C (581 °F; 578 K) (acetylene) |
ما لم يُذكر غير ذلك، البيانات المعطاة للمواد في حالاتهم العيارية (عند 25 °س [77 °ف]، 100 kPa). | |
 verify (what is   ?)
| |
| مراجع الجدول | |
كربيد كالسيوم Calcium carbide هو مركب كيميائي له الصيغة CaC2 . استخدامه الصناعي الرئيسي له هو في انتاج الأستيلين وسياناميد الكالسيوم.[3]
المادة النقية تكون عديمة اللون، إلا أن القِطـَع ذات الجودة التقنية من كربيد الكالسيوم يكون لونها رمادياً وتحتوي على نحو 80–85% من CaC2 (الباقي هو CaO (أكسيد الكالسيوم)، و Ca3P2 (فوسفيد الكالسيوم)، و CaS (كبريتيد الكالسيوم)، Ca3N2 (نيتريد الكالسيوم)، و SiC (كربيد السليكون)، إلخ.). في وجود آثار رطوبة، فإن كربيد الكالسيوم ذو الجودة التقنية ينبعث منه رائحة كريهة تشبه رائحة الثوم.[4]
استخدامات كربيد الكالسيوم تضم صناعة غاز الأستيلين، ولتوليد الأستيلين في مصباح الكربيد؛ وصناعة الكيماويات للأسمدة؛ وفي صناعة الصلب.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
الخواص
- يكون كربيد الكالسيوم عديم اللون بحالته النقية
- ينصهر كربيد الكالسيوم عند درجة حرارة عالية نسبياً 2160°س ، وله كثافة مقدارها 2.2
- البنية البلورية لكربيد الكالسيوم تتعلق بدرجة الحرارة، فعند درجات حرارة حتى 440°س تكون للبنية شكل رباعي الوجوه، يصبح لها شكل مكعب مركزي الوجوه عند درجات حرارة أعلى من 440°س.
- لا ينحل كربيد الكالسيوم بأي من المحلات دون أن يتغير كيميائياً، فهو يتفكك لدى تماسه مع الماء بعنف حيث ينطلق غاز الأسيتيلين وهيدروكسيد الكالسيوم.
- CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2
التحضير
مخبرياً
يحضر كربيد الكالسيوم مخبرياً من تفكك سيانيد الكالسيوم النقي تحت الفراغ بوجود الكربون (الفحم)
Ca(CN)2 → CaC2 + N2
صناعياً
يحضر بصهر الحجر الجيري وفحم الكوك معاً في فرن كهربائي حيث تصل درجات الحرارة إلى 1800 إلى 2100 °س.
CaO + 3C → CaC2 + CO
ويكتسب كربيد الكالسيوم أهمية خاصة كمصدر للحصول على غاز الأسيتيلين المستخدم في عمليات اللحام .
ولإنتاج 1 طن من كربيد الكالسيوم فإننا بحاجة إلى 950 كغ من CaO ، 650 كغ من فحم الكوك وإلى 2.9–3.3 ميغا واط ساعي طاقة كهربائية.
إن كربيد الكالسيوم المتوفر بالأسواق يكون ذو لون رمادي إلى رمادي مسود نتيجة وجود آثار من فحم الكوك، كما يمكن أن يحوي آثاراً من أكسيد الحديد الذي يعطي لون بني صدئ، بغَافة إلى احتمالية وجود آثار من أكسيد الكالسيوم، فوسفيد الكالسيوم، كبريتيد الكالسيوم، نتريد المغنسيوم، وكربيد السيليسوم، بحيث أن وسطي المحتوى من CaC2 في العبوات التجارية يصل إلى 82%.
تعود الرائحة الكريهة لكربيد الكالسيوم إلى تشكل الفوسفين PH3 من تعرض آثار فوسفيد الكالسيوم في العينة للرطوبة الجوية.
الاستخدامات
إنتاج غاز الأسيتيلين
يستخدم كربيد الكالسيوم في إنتاج غاز الأسيتيلين الذي ينتج من تفاعل حلمهة كربيد الكالسيوم والذي اكتشفه فريدرش فولر عام 1862.
- CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2
إنتاج سياناميد الكالسيوم
يتفاعل كربيد الكالسيوم مع النتروجين عند درجات حرارة عالية ليشكل سياناميد الكالسيوم:[5]
- CaC2 + N2 → CaCN2 + C
سياناميد الكالسيوم يشيع تسميته نيتروليم، ويستعمل كسماد. ويتحلل مائياً إلى سياناميد، و H2NCN.[5]
صناعة الصلب
كربيد الكالسيوم يُستخدم:
- in the desulfurisation of iron (pig iron, cast iron and steel)[6]
- as a fuel in steelmaking to extend the scrap ratio to liquid iron, depending on economics.
- as a powerful deoxidizer at ladle treatment facilities.
مصباح الكربيد
يُستخدم كربيد الكالسيوم في مصباح الكربيد. الماء المتساقط، بالتنقيط، على الكربيد ينتج غاز الأستيلين، الذي يحترق وينتج الضوء. وبينما كانت تلك المصابيح تعطي ضوءاً أكثر انتظاماً وأكثر سطوعاً من الشموع، فقد كانوا يشكلون خطراً في مناجم الفحم، حيث جعلهم غاز الميثان القابل للاشتعال خطيراً قاتلاً. وجود الغازات القابلة للاشتعال في مناجم الفحم أدى إلى تطوير مصابيح السلامة لعمال المناجم مثل مصباح ديڤي، الذي يوجد فيه كمامة من السلك لتقلل خطر اشتعال الميثان. مصابيح الكربيد ظلت مستخدمة على نطاق واسع في مناجم الأردواز والنحاس والقصدير حيث لا يكون الميثان خطراً داهماً. معظم مصابيح عمال المناجم، الآن، حل محلها مصابيح كهربائية.
مصابيح الكربيد مازالت تُستخدم في أنشطة التعدين في بعض الدول الأقل ثراءً، مثلما في مناجم الفضة بالقرب من پوتوسي، بوليڤيا. ومازالت مصابيح الكربيد يستخدمها رواد استكشاف الكهوف والأماكن الأخرى تحت الأرض،[7] إلا أنه يتم استبدالهم بسرعة في هذا النشاط بأضواء LED.
كما كانت مصابيح الكربيد تُستخدم على نطاق واسع كمصباح أمامي في السيارات المبكرة والدراجات النارية والدراجات، ولكن تم استبدالها بالكامل بمصابيح كهربائية.[8]
استخدامات أخرى
In the artificial ripening of fruit, calcium carbide is sometimes used as source of acetylene gas, which is a ripening agent similar to ethylene.[9] However, this is illegal in some countries because consumption of fruits artificially ripened using calcium carbide can cause serious health problems in those who eat them.[10][11]
Calcium carbide is used in toy cannons such as the Big-Bang Cannon, as well as in bamboo cannons.
Calcium carbide, together with calcium phosphide, is used in floating, self-igniting naval signal flares, such as those produced by the Holmes' Marine Life Protection Association.
المصادر
- موسوعة رومب الكيميائية Römpp Lexikon Chemie, Georg Thieme Verlag
- ^ Massalimov, I. A.; Kireeva, M. S.; Sangalov, Yu. A. (2002). "Structure and Properties of Mechanically Activated Barium Peroxide". Inorganic Materials. 38 (4): 363. doi:10.1023/A:1015105922260.
- ^ NFPA Hazard Rating Information for Common Chemicals. Northeastern University
- ^ Patnaik, Pradyot (2003). Handbook of Inorganic Chemical Compounds. McGraw-Hill. ISBN 0-07-049439-8.
- ^ Vincoli, Jeffrey Wayne (25 November 1996). Risk Management for Hazardous Chemicals. CRC Press. p. 429. ISBN 978-1-56670-200-3.
- ^ أ ب Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. p. 298. ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ خطأ استشهاد: وسم
<ref>غير صحيح؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماةUllmans - ^ "Caving equipment and culture (from Te Ara Encyclopedia of New Zealand)".
- ^ Clemmer, Gregg (1987). American Miners' Carbide Lamps: A Collectors Guide to American Carbide Mine Lighting. Westernlore Publications.
- ^ Abeles, F. B. and Gahagan, H. E. III (1968). "Abscission: The Role of Ethylene, Ethylene Analogues, Carbon Dioxide, and Oxygen". Plant Physiol. 43 (8): 1255–1258. doi:10.1104/pp.43.8.1255. PMC 1087003. PMID 16656908.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ^ "Bet on it. Your mango is ripened using carbide". Daily News and Analysis. May 18, 2013. Retrieved 2013-05-19.
- ^ "Consuming Fruits Ripened Artificially by Calcium Carbide may pose Health Problems" (PDF). Food Safety and Standards Authority of India.