Carboneto de cálcio (CaC2): estrutura, propriedades, produção, usos

Carboneto de cálcio (CaC2): estrutura, propriedades, produção, usos

O carboneto de cálcio é um composto inorgânico composto pelos elementos cálcio (Ca) e carbono (C). Sua fórmula química é CaC 2 . É um sólido que pode ser incolor a branco amarelado ou acinzentado e até preto, dependendo das impurezas que ele contém.

Uma das suas reacções químicas importantes para a maioria das CaC 2 é a que ocorre com H 2 O de água , em que as formas de acetileno HC≡CH. Portanto, é usado para obter acetileno de maneira industrial. Devido à mesma reação com a água, é usado para amadurecer frutas, em canhões falsos e em explosões navais.

A reação do CaC 2 com água também produz um lodo útil para a preparação de clínquer (um componente do cimento), que produz menos dióxido de carbono (CO 2 ) em comparação com o método tradicional de produção de cimento.

Com nitrogênio (N 2 ), o carboneto de cálcio forma a cianamida cálcio, que é usada como fertilizante. O CaC 2 também é usado para remover o enxofre de certas ligas metálicas.

Algum tempo atrás, o CaC 2 era usado nas chamadas lâmpadas de metal duro, mas elas não são mais muito comuns porque são perigosas.

Estrutura

O carboneto de cálcio é um composto iônico e é composto pelo íon cálcio Ca 2+ e pelo íon carbeto ou acetileto C 2 2- . O íon carbeto é composto por dois átomos de carbono ligados por uma ligação tripla.

A estrutura cristalina de CaC 2 é derivado a partir cúbico (como o de cloreto de sódio NaCl), mas uma vez que o C 2 2- iões é alongado, a estrutura é distorcida e torna-se tetragonal.

Nomenclatura

  • Carboneto de cálcio
  • Carboneto de cálcio
  • Acetileto de cálcio

Propriedades

Estado físico

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

Peso molecular

64,0992 g / mol

Ponto de fusão

2160 ºC

Ponto de ebulição

O CaC 2 ferve a 2300 ºC com decomposição. O ponto de ebulição deve ser medido sob uma atmosfera inerte, ou seja, sem oxigênio ou umidade.

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Densidade

2,22 g / cm 3

Propriedades quimicas

O carboneto de cálcio reage com a água para formar acetileno HC≡CH e hidróxido de cálcio Ca (OH) 2 :

CaC 2 + 2 H 2 O → HC≡CH + Ca (OH) 2

O acetileno é inflamável; portanto, na presença de umidade, o CaC 2 pode ser inflamável. No entanto, quando está seco, não está.

O carboneto de cálcio reage com o nitrogênio N 2 para formar a cianamida CaCN 2 cálcio :

CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C

Obtenção

Carboneto de cálcio é produzido industrialmente num forno eléctrico de arco a partir de uma mistura de carbonato de cálcio (CaCO 3 ) e o carbono (C) que é submetido a uma temperatura de 2000 ° C. A reação é resumida da seguinte forma:

CaCO 3 + 3 C → CaC 2 + CO ↑ + CO 2

Ou também:

CaO + 3 C → CaC 2 + CO ↑

Em um forno elétrico a arco, um arco de eletricidade é produzido entre dois eletrodos de grafite, que resistem às altas temperaturas que se formam. Obtém-se carboneto de cálcio com 80-85% de pureza.

Formulários

Na produção de acetileno

Industrialmente, a reação do carboneto de cálcio com a água é usada para produzir acetileno C 2 H 2 .

CaC 2 + 2 H 2 O → HC≡CH + Ca (OH) 2

Este é o uso mais importante de carboneto de cálcio. Em alguns países, o acetileno é altamente valorizado, pois permite a produção de cloreto de polivinil, que é um tipo de plástico. Além disso, o acetileno é usado para soldagem a altas temperaturas.

Na redução das emissões de CO 2

Os restos obtidos a partir de obtenção de acetileno a partir de CaC 2 (também chamado de “cálcio carboneto de lama” ou “resuos de carboneto de cálcio”) são usados para obter clínquer ou concreto.

Lama carboneto de cálcio tem um elevado teor de hidróxido de cálcio (Ca (OH) 2 ) (cerca de 90%), alguns de carbonato de cálcio (CaCO 3 ) e tem um pH maior do que 12.

Por esses motivos, pode reagir com SiO 2 ou Al 2 O 3, formando um produto semelhante ao obtido pelo processo de hidratação do cimento.

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Uma das atividades humanas que produz mais emissões de CO 2 é a indústria da construção. CO 2 é gerado pela remoção do carbonato de cálcio durante a reacção de forma concreta.

Utilizando o carboneto de cálcio lamas para substituir o carbonato de cálcio (CaCO 3 ), foi encontrada a diminuir CO 2 emissões em 39%.

Na obtenção de cianamida cálcica

O carboneto de cálcio também é usado industrialmente para obter a cianamida CaCN 2 cálcio .

CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C

A cianamida cálcica é utilizada como fertilizante, pois com a água do solo é convertida em cianamida H2N = C = N, que fornece nitrogênio às plantas, um nutriente essencial para as plantas.

Na indústria metalúrgica

O carboneto de cálcio é usado para remover o enxofre de ligas como o ferroníquel. O CaC 2 é misturado com a liga fundida a 1550 ° C. O enxofre (S) reage com o carboneto de cálcio e o sulfeto de cálcio CaS e o carbono C são produzidos:

CaC 2 + S → 2 C + CaS

A remoção de enxofre é favorecida se a mistura for eficiente e o teor de carbono na liga for baixo. O sulfeto de cálcio CaS flutua na superfície da liga fundida, onde é decantado e descartado.

Em vários usos

O carboneto de cálcio tem sido utilizado na remoção de enxofre do ferro. Também como combustível na produção de aço e como um poderoso desoxidante.

É usado para amadurecer frutas. O acetileno é gerado a partir de carboneto de cálcio com água, o que induz o amadurecimento de frutas, como as bananas.

O carboneto de cálcio é usado em barris falsos para causar o barulho alto que os caracteriza. A formação de acetileno também é usada aqui, que explode com uma faísca dentro do dispositivo.

O CaC 2 é usado para gerar sinais offshore em explosões navais auto-inflamadas.

Uso descontinuado

O CaC 2 tem sido utilizado nas chamadas lâmpadas de metal duro. A operação destes consiste em fazer gotejar água sobre o carboneto de cálcio para formar acetileno, que inflama e, portanto, fornece luz.

Essas lâmpadas foram usadas em minas de carvão, mas seu uso foi interrompido devido à presença de gás metano CH 4 nessas minas. Esse gás é inflamável e a chama da lâmpada de metal duro pode incendiar ou explodir.

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Eles eram amplamente utilizados em minas de ardósia, cobre e estanho, e também em automóveis, motocicletas e bicicletas antigas, como faróis ou faróis.

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

Riscos

O carboneto de cálcio CaC 2 seco não é inflamável, mas na presença de umidade forma rapidamente o acetileno, o que é.

Extintores de água, espuma, dióxido de carbono ou halogênio nunca devem ser usados ​​para extinguir um incêndio na presença de CaC 2 . Areia ou hidróxido de sódio ou cálcio devem ser usados.

Referências

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