Karbid vápníku reaguje okamžitě při kontaktu s vodou a uvolňuje plynný acetylen a hydroxid vápenatý. Tato reakce, metoda karbidu, byla původním průmyslovým zdrojem acetylenu a dodnes se používá pro svařovací plyn, chemickou syntézu a jako přenosný polní zdroj plynu.
Reakční rovnice a produkty
Převod je zapsán jako CaC2 + 2H2O=C2H2 + Ca(OH)2. Jeden mol karbidu vápníku spotřebuje dva moly vody a poskytuje jeden mol acetylenu plus hydroxid vápenatý, takže výtěžek acetylenu na tunu karbidu závisí hlavně na obsahu CaC2 v nakládané jakosti.
Reakce je silně exotermická a rychlá. Velká hrudka vpuštěná do vody syčí, pění a uvolňuje plyn během několika sekund a produkované teplo je v uzavřené nádobě značné. Konstrukce reaktoru proto musí odebírat teplo a řídit rychlost přívodu, spíše než jednoduše přidávat karbid do vody.
Proč má karbid vápenatý acetylen výraznou vůni
Technický karbid vápníku není čistý. Sloučeniny síry a fosforu přítomné v koksu a vsázce vápna procházejí pecí a končí v karbidu, takže uvolněný acetylen nese malá množství sirovodíku a fosfinu. Tyto nečistoty dodávají plynu jeho charakteristický nepříjemný zápach. V čistících tratích se surový plyn čistí, aby se odstranil, a vyčištěný proud se používá tam, kde je vyžadován acetylen bez kontaminantů.
Jak se vyrábí karbid vápníku
Metoda redukce elektrické pece je jedinou cestou v komerčním využití. Koks a vápno se drtí, mísí v řízeném poměru a přivádějí do uzavřené pece na výrobu karbidu vápníku, kde se vsázka elektricky zahřívá a probíhá redukční krok CaO + 3C=CaC2 + CO. Teploty reakční zóny jsou kolem 2 000-2 200 stupňů, což je důvod, proč je proces tak náročný na energii; rané elektrárny potřebovaly levnou vodní elektřinu, díky níž byla metoda životaschopná poté, co byla poprvé industrializována v roce 1895.
Roztavený karbid vápníku vypuštěný z pece teče do karbidové nádoby, kde se ochladí, a pak se drtí, prosévá a balí do utěsněných bubnů. Odpadní-plyn je bohatý na oxid uhelnatý a v moderních závodech se získává jako palivo. Upřednostňují se uzavřené pece s vyšším výkonem, protože zlepšují provozní podmínky, snižují tepelné ztráty a zvyšují regeneraci oxidu uhelnatého, zatímco během drcení a třídění je vyžadováno odsávání prachu.
Laboratorní příprava a kontrola frekvence
V laboratoři při kapání karbidu vápníku přímo do vody dochází k prudké reakci a nekontrolovanému proudu plynu. Místo vody se používá nasycený roztok chloridu sodného. Solanka zpomaluje reakci, takže acetylen je dodáván jako stálý tok a chlorid sodný samotný nereaguje s karbidem vápníku, což udržuje plyn přiměřeně čistý. Stejný princip vysvětluje, proč je nutné vyloučit vlhkost ze skladování: jakákoliv voda, která se dostane ke karbidu, začne okamžitě vytvářet plyn.
Nebezpečí, skladování a hašení požáru
Reaktivita vody:materiál při kontaktu s vodou uvolňuje acetylen a plyn se snadno vznítí.
Riziko oxidace:acetylen může při smíchání s oxidačními činidly explodovat a se vzduchem vytváří výbušné směsi v širokém rozsahu.
Toxicita nečistot:S plynem se uvolňuje malá množství sirovodíku a fosfinu, které jsou toxické.
Skladování:větrané, chladné a suché sklady, držené odděleně od oxidačních činidel a silných kyselin a chráněné před vlhkostí, netěsnostmi a parovody.
Hašení požáru:suchý prášek, suchý písek a suchý kamenný prášek. Voda se nesmí používat na hořící karbid nebo na karbid, který by mohl být součástí požáru.
Sudy by se měly otevírat pouze v dobře{0}}větraném prostoru mimo zdroje vznícení a zbytky se nikdy nesmí vylévat do kanalizace. Detekce plynu a elektrická zařízení odolná proti výbuchu- jsou standardními požadavky v oblastech skladování a manipulace s karbidem.
Často kladené otázky
Otázka: Jaká je reakce mezi karbidem vápníku a vodou?
Karbid vápníku a voda reagují za vzniku acetylenu a hydroxidu vápenatého, psaný jako CaC2 + 2H2O=C2H2 + Ca(OH)2. Reakce je rychlá a silně exotermická.
Otázka: Proč karbid acetylen zapáchá?
Síra a fosfor v koksu a vápenné vsázce končí v karbidu, takže surový plyn nese sirovodík a fosfin, které dodávají acetylenu jeho nepříjemný zápach.
Otázka: Při jaké teplotě se vyrábí karbid vápníku?
Vápno a uhlík se redukují elektricky při zhruba 2 000 až 2 200 stupních v reakční zóně uzavřené pece, přičemž vzniká roztavený karbid, který se odpichuje, chladí a drtí.
Otázka: Proč se k výrobě acetylenu v laboratoři používá nasycená solanka?
Solanka zpomaluje reakci na ustálený proud plynu a chlorid sodný nereaguje s karbidem vápníku, takže produkovaný acetylen je stabilní a přiměřeně čistý.
Otázka: Jaká jsou hlavní rizika karbidu vápníku?
Při kontaktu s vodou uvolňuje hořlavý acetylen, při smíchání s okysličovadly může explodovat a spolu s plynem uvolňuje malá množství jedovatého sirovodíku a fosfinu.
Otázka: Jak by se měl karbid vápníku skladovat a uhasit?
Skladujte v suchu, chladu a větrání, mimo dosah oxidačních činidel a silných kyselin. Na oheň používejte suchý prášek, suchý písek nebo suchý kámen; nikdy neaplikujte vodu na karbid.