Kalcium-karbid

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
kalcium-karbid
Calcium carbide formula.png
kalcium-karbid
Carbid.jpg
kalcium-karbid rögök
IUPAC-név kalcium-karbid
Más nevek karbid
Kémiai azonosítók
CAS-szám 75-20-7
PubChem 6352
ChemSpider 6112
EINECS-szám 200-848-3
RTECS szám EV9400000
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet CaC2
Moláris tömeg 64,099 g/mol
Megjelenés Általában szürke, kék színű kristályok, rögök
Sűrűség 2,22 g/cm3
Olvadáspont 2160 °C
Forráspont 2300 °C
Oldhatóság (vízben) oldható, reakcióba lép
Kristályszerkezet
Kristályszerkezet Tetragonális[1]
Tércsoport D174h, I4/mmm, tI6
Koordinációs
geometria
6
Termokémia
Std. képződési
entalpia
ΔfHo298
−63 kJ·mol−1
Standard moláris
entrópia
So298
70 J·mol−1·K−1
Hőkapacitás, C 59 J/(mol·K)
Veszélyek
EU osztályozás Gyúlékony (F) Hazard F.svg
EU Index 006-004-00-9
R mondatok R15
S mondatok (S2), S8, S13
Lobbanáspont 305 °C (acetilén)[2]
Rokon vegyületek
Azonos kation A kalcium vegyületei
Azonos anion Karbidok
Ha másként nem jelöljük, az adatok
az anyag standard állapotára vonatkoznak.
(25 °C, 100 kPa)

A kalcium-karbid, CaC2 (a továbbiakban csak karbid) egy vegyület, az acetilénfejlesztés alapanyaga. A gázfejlesztéshez a karbidot vízzel reagáltatják.

Tulajdonságai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • A technikai karbid rideg, szürkésfekete színű, fémes fényű, kristályos anyag. Szennyezésként 12-15% CaO -ot (égetett mész), emellett még kis mennyiségben kalcium-foszfidot (Ca3P2), kalcium-szulfidot (CaS), kalcium-nitridet (Ca3N2) és kalcium-ciánamidot (CaCN2) is tartalmaz. A karbidra jellemző "fokhagymás" szag főleg foszfinra (PH3) vezethető vissza, ami kalcium-foszfidból víz hatására keletkezik. A CaC2-ból víz hatására keletkező acetilén szagtalan.
  • Jellegzetes tulajdonsága a nagyfokú higroszkóposság azaz nedvszívó-képesség. Víz hatására a karbidból acetilén fejlődik. A karbid gázfejlesztő képessége nagymértékben függ a szemcsenagyságtól, általában 250 – 300 l acetiléngáz fejlődik 1 kg karbidból.
  • A karbid tűz- és robbanásveszélyes anyag, ezért használatával, tárolásával kapcsolatban a vonatkozó MSZ 1603, MSZ 6291 és MSZ 15663 szabványok, és tűzrendészeti előírások betartása kötelező.

Gyártása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A karbid kalcium-karbonát és szén reakciójából, nagy hőmérsékleten keletkezik.

Iparilag elektromos kemencében, ívfényben, mészkőből és kokszból állítják elő:

\mathrm{CaCO_3 + 3C \Rightarrow CaC_2 + CO + CO_2}\,\!

Mészkő + kokszkalciumkarbid + szén-monoxid + szén-dioxid E folyamat 2200-2300 °C hőmérsékleten zajlik le. Az egy kohóhoz szükséges teljesítmény 100-160 V feszültség mellett kb. 27 MW. Az ilyen hőmérsékleteknél keletkező CaC2 hígfolyós, majd derítik, szűrik és lehűtés végett vastálakba engedik.

Felhasználása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Acetilén fejlesztés:

\mathrm{CaC_2 + 2H_2O \Rightarrow Ca(OH)_2 + C_2H_2}\,\!

karbid + víz \Rightarrow\,\! kalcium-hidroxid + acetilén

Veszélyessége[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A CaC2 és a H2O reakciós termékeinek veszélyességével és méregtartalmával kapcsolatban a következőket kell tudni:

  • A fő tömegben keletkező acetilén (C2H2) nem mérgező, szagtalan, de oxigénnel történő jó elkeveredés esetében rendkívül robbanékony gáz. A CaC2 és H2O zárt tartályban reakcióba lép, robbanás következhet be, ugyanis a tiszta acetilén nagyobb nyomáson önmagától fölrobban („karbidbomba”),
\mathrm{C_2H_2 \Rightarrow 2C + H_2}\,\!
  • A foszfin (PH3) nagyon mérgező és kellemetlen (fokhagymaszerű) szagú gáz. Tekintettel arra, hogy ez a gáz már a legcsekélyebb mennyiségben is jól érezhető, különösebb veszélyt nem jelent. Az acetilén normális égésénél foszfinból foszforsav keletkezik, és így ártalmatlanná válik.
  • A kénhidrogén (H2S) ugyancsak kellemetlen (záptojás) szagú és mérgező gáz, de igen kis koncentrációja miatt ártalmatlan. A H2S a kalcium-szulfid (CaS) vízzel történő reakciója útján keletkezik. Ugyanúgy mint a foszfin, égéssel ártalmatlanná válik (H2SO3).
  • Az ammónia (NH3) jellemző, szúrós szagú gáz, mely azonban csak nagyobb töménységnél ártalmas és maró hatású. Kis töménysége miatt veszélytelen. Az NH3 a kalcium-nitridből és a ciánamidból képződik.
  • Szilárd alkotórész: „oltott mész” (kalcium-hidroxid, Ca(OH)2 viszonylag erős (maró!) lúg. Friss állapotban, nagyobb mennyiségben és hosszabb időn át nem szabad a bőrrel és különösen nem a szemmel érintkeznie. Egyébként az anyag nem mérgező, mészszegény talajon szívesen használják trágyázásra. Régi Ca(OH)2 a levegő szén-dioxidjával történő reakciója miatt még veszélytelenebb, mert belőle CaCO3 (mészkő) képződik.

Környezetvédelem[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A karbidlámpa „karbidhamujára” is az vonatkozik, ami a kalcium-hidroxidnál (oltott mész) le lett írva.

  • Nagy mennyiségben és frissen kiszórva, maró hatása miatt, a közvetlenül alatta levő barlangtalaj mikrofaunájára káros. Ez a hatás azonban nem különösen hosszantartó. A karbidhamuban a Ca(OH)2 mellett még kis mennyiségben levő foszfin, illetve kénhidrogén és ammónia igen kis koncentrációja, és e gázok illékonysága miatt egészen veszélytelen, de ezek miatt lehet érezni a frissen ürített karbidhamut büdösnek.
  • A karbidhamunak többé-kevésbé rejtett elhelyezése barlangokban vagy közvetlenül a barlangok mellett esztétikai és elvi okok miatt elítélendő. Az erdő vagy rét talajában történő elásás ellen az általában kis mennyiség miatt nem lehetne tiltakozni, feltéve, ha az nem mindig ugyanazon a helyen és egy barlangbejárat közvetlen közelében történik.
  • Amennyiben a barlangban kell karbidot váltani, akkor az elhasznált anyagot egy kis műanyag zacskóba kell tölteni és ki kell vinni a barlangból. A jól működő lámpa 8–10 óráig ég egy töltéssel, ezért a karbidváltás csak nagyon hosszú túráknál (felmérések, éjszakázások nagy barlangrendszerben) indokolt.[3]

Jegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Massalimov, I. A. (2002.). „{{{title}}}”. Inorganic Materials 38 (4), 363. o. DOI:10.1023/A:1015105922260.  
  2. Kalcium-karbid biztonságtechnikai adatlap (angol nyelven). (Hozzáférés: 2012. december 15.)
  3. Világító eszközök és használatuk (magyar nyelven). barlang.hu. (Hozzáférés: 2013. április 6.)

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

További információk[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]