Что такое карбид кальция для сварки. Карбид: что это такое
На свете известно очень много разных химических соединений: порядка сотни миллионов. И все они, как люди, индивидуальны. Нельзя найти два вещества, у которых совпадали бы химические и физические свойства при разном составе.
Одними из интереснейших неорганических веществ, существующих на белом свете, являются карбиды. В данной статье мы обсудим их строение, физические и химические свойства, применение и разберём тонкости их получения. Но для начала немного об истории открытия.
История
Карбиды металлов, формулы которых мы приведём ниже, не являются природными соединениями. Это обусловлено тем, что их молекулы склонны распадаться при взаимодействии с водой. Поэтому здесь стоит говорить о первых попытках синтеза карбидов.
Начиная с 1849 имеются упоминания о синтезе карбида кремния, однако некоторые из этих попыток остаются непризнанными. Крупномасштабное производство начал в 1893 году американский химик Эдвард Ачесон по способу, который был затем назван его именем.
История синтеза карбида кальция также не отличается большим количеством сведений. В 1862 году его получил немецкий химик Фридрих Вёлер, нагревая сплавленный цинк и кальций с углём.
Теперь перейдём к более интересным разделам: химическим и физическим свойствам. Ведь именно в них заключена вся суть применения данного класса веществ.
Физические свойства
Абсолютно все карбиды отличаются своей твёрдостью. Например, одним из самых твёрдых веществ по является карбид вольфрама (9 из 10 возможных баллов). К тому же эти вещества очень тугоплавкие: температура плавления некоторых из них достигает двух тысяч градусов.
Большинство карбидов химически инертны и взаимодействуют с небольшим количеством веществ. Они не растворимы ни в каких растворителях. Однако растворением можно считать взаимодействие с водой с разрушением связей и образованием гидроксида металла и углеводорода.
О последней реакции и многих других интересных химических превращениях с участием карбидов мы поговорим в следующем разделе.
Химические свойства
Почти все карбиды взаимодействуют с водой. Какие-то - легко и без нагревания (например, а какие-то (например, карбид кремния) - при нагревании водяного пара до 1800 градусов. Реакционная способность при этом зависит от характера связи в соединении, о котором мы поговорим позже. В реакции с водой образуются разные углеводороды. Происходит это потому, что водород, содержащийся в воде, соединяется с углеродом, находящимся в карбиде. Понять, какой углеводород получится (а может получиться как предельное, так и непредельное соединение), можно, исходя из валентности содержащегося в исходном веществе углерода. Например, если у нас есть карбид кальция, формула которого CaC 2 , мы видим, что он содержит ион C 2 2- . Значит, к нему можно присоединить два иона водорода с зарядом +. Таким образом, получаем соединение C 2 H 2 - ацетилен. Таким же образом из такого соединения, как карбид алюминия, формула которого Al 4 C 3 , получаем CH 4 . Почему не C 3 H 12 , спросите вы? Ведь ион имеет заряд 12-. Дело в том, что максимальное количество атомов водорода определяется формулой 2n+2, где n - количество атомов углерода. Значит, может существовать только соединение с формулой C 3 H 8 (пропан), а тот ион с зарядом 12- распадается на три иона с зарядом 4-, которые и дают при соединении с протонами молекулы метана.
Интересными представляются реакции окисления карбидов. Они могут происходить как при воздействии сильных смесей окислителей, так и при обыкновенном горении в атмосфере кислорода. Если с кислородом всё понятно: получаются два окисда, то с другими окислителями интереснее. Всё зависит от природы металла, входящего в состав карбида, а также от природы окислителя. Например, карбид кремния, формула которого SiC, при взаимодействии со смесью азотной и образует гексафторкремниевую кислоту с выделением углекислого газа. А при проведении той же реакции, но с одной только азотной кислотой, получаем и углекислый газ. К окислителям также можно отнести галогены и халькогены. С ними взаимодействует любой карбид, формула реакции зависит только от его строения.
Карбиды металлов, формулы которых мы рассмотрели - далеко не единственные представители этого класса соединений. Сейчас мы подробнее рассмотрим каждое промышленно важное соединение этого класса и затем поговорим об их применении в нашей жизни.
Какие бывают карбиды?
Оказывается, карбид, формула которого, скажем, CaC 2, существенно отличается по строению от SiC. И отличие это прежде всего в характере связи между атомами. В первом случае мы имеем дело с солеобразным карбидом. Назван этот класс соединений так потому, что ведёт себя фактически как соль, то есть способен диссоциировать на ионы. Такая ионная связь очень слабая, что и позволяет легко проводить и многие другие превращения, включающие взаимодействия между ионами.
Другим, наверное, более промышленно важным видом карбидов являются ковалентные карбиды: такие как, например, SiC или WC. Они отличаются высокой плотностью и прочностью. А также тугоплавки и инертны к разбавленным химическим веществам.
Существуют также металлоподобные карбиды. Их скорее можно рассматривать как сплавы металлов с углеродом. Среди таких можно выделить, например, цементит (карбид железа, формула которого бывает разной, но в среднем она примерно такая: Fe 3 C) или чугун. Они имеют химическую активность, промежуточную по своей степени между ионными и ковалентными карбидами.
Каждый из этих подвидов обсуждаемого нами класса химических соединений имеет своё практическое применение. О том, как и где применяется каждый из них, мы поговорим в следующем разделе.
Практическое применение карбидов
Как мы уже обсудили, ковалентные карбиды имеют самый большой диапазон практических применений. Это и абразивные и режущие материалы, и композиционные материалы, используемые в разных областях (например, в качестве одного из материалов, входящих в состав бронежилета), и автодетали, и электронные приборы, и нагревательные элементы, и ядерная энергетика. И это далеко не полный список применений этих сверхтвёрдых карбидов.
Самое узкое применение имеют солеобразующие карбиды. Их реакцию с водой используют как лабораторный способ получения углеводородов. То, как это происходит, мы уже разобрали выше.
Наравне с ковалентными, металлоподобные карбиды имеют широчайшее применение в промышленности. Как мы уже говорили, таким металлоподобным видом обсуждаемых нами соединений являются стали, чугуны и прочие соединения металлов с вкраплениями углерода. Как правило, металл, находящийся в таких веществах, относится к классу d-металлов. Именно поэтому он склонен образовывать не ковалентные связи, а как бы внедряться в структуру металла.
На наш взгляд, практических применений у вышеперечисленных соединений более чем достаточно. Теперь взглянем на процесс их получения.
Получение карбидов
Первые два вида карбидов, которые мы рассмотрели, а именно ковалентные и солеобразные, получают чаще всего одним простым способом: реакцией оксида элемента и кокса при высокой температуре. При этом часть кокса, состоящего из углерода, соединяется с атомом элемента в составе оксида, и образует карбид. Другая часть "забирает" кислород и образует угарный газ. Такой способ очень энергозатратен, так как требует поддержания высокой температуры (порядка 1600-2500 градусов) в зоне реакции.
Для получения некоторых видов соединений используют альтернативные реакции. Например, разложение соединения, которое в конечном итоге даёт карбид. Формула реакции зависит от конкретного соединения, поэтому обсуждать её мы не будем.
Прежде чем завершить нашу статью, обсудим несколько интересных карбидов и поговорим о них подробнее.
Карбид натрия. Формула этого соединения C 2 Na 2 . Это можно представить скорее как ацетиленид (то есть продукт замещения атомов водорода в ацетилене на атомы натрия), а не карбид. Химическая формула полностью не отражает этих тонкостей, поэтому их надо искать в строении. Это очень активное вещество и при любом контакте с водой очень активно взаимодействует с ней с образованием ацетилена и щёлочи.
Карбид магния. Формула: MgC 2 . Интересны способы получения этого достаточно активного соединения. Один из них предполагает спекание фторида магния с карбидом кальция при высокой температуре. В результате этого получаются два продукта: фторид кальция и нужный нам карбид. Формула этой реакции достаточно проста, и вы можете при желании ознакомиться с ней в специализированной литературе.
Если вы не уверены в полезности изложенного в статье материала, тогда следующий раздел для вас.
Как это может быть полезно в жизни?
Ну, во-первых, знание химических соединений никогда не может быть лишним. Всегда лучше быть вооружённым знанием, чем остаться без него. Во-вторых, чем больше вы знаете о существовании определённых соединений, тем лучше понимаете механизм их образования и законы, которые позволяют им существовать.
Перед тем как перейти к окончанию, хотелось бы дать несколько рекомендаций по изучению этого материала.
Как это изучать?
Очень просто. Это ведь всего лишь раздел химии. И изучать его следует по учебникам химии. Начните со школьных сведений и переходите к более углублённым, из университетских учебников и справочников.
Заключение
Эта тема не такая простая и скучная, как кажется на первый взгляд. Химия всегда может стать интересной, если вы найдёте в ней свою цель.
Традиционно к карбидам относят соединения, где углерод имеет большую электроотрицательность, чем второй элемент (таким образом из карбидов исключаются такие соединения углерода, как оксиды, галогениды и т. п.)
Свойства
Карбиды - тугоплавкие твёрдые вещества. Они нелетучи и не растворимы ни в одном из известных растворителей. Карбиды бора и кремния (В 4 С и SiC), титана , вольфрама , циркония (TiC, WC и ZrC соответственно) обладают высокой твёрдостью, жаростойкостью, химической инертностью.
Применение
Карбиды применяют в производстве чугунов и сталей , керамики , различных сплавов , как абразивные и шлифующие материалы, как восстановители , раскислители, катализаторы и др. WC и TiC входят в состав твердых сплавов, из которых готовят режущий инструмент; карбид кальция СаС 2 используют для получения ацетилена ; из карбида кремния SiC (карборунд) готовят шлифовальные круги и другие абразивы ; карбид железа Fe 3 C (цементит) входит в состав чугунов и сталей, из карбида вольфрама и карбида хрома производят порошки, используемые при газотермическом напылении .
Разновидности
Карбиды могут быть образованы разными органическими соединениями , а могут не иметь аналогов среди органических веществ. Есть, например, ацетилениды , метаниды и другие.
Карбиды подразделяются на следующие виды:
- солеобразные (CaC 2 , Al 4 C 3),
- ковалентные (карборунд SiC),
- металлоподобные (имеющие нестехиометрический состав, например, цементит (Fe 3 C)).
Солеобразные карбиды обычно разлагаются водой и кислотами с выделением углеводородов (некоторые очень бурно, например, карбиды натрия, калия, цезия). Ковалентные карбиды обычно химически инертны. Металлоподобные карбиды имеют промежуточную химическую активность.
Метаниды
Метаниды - ионные карбиды, являющиеся производными метана . В воде или разбавленных кислотах разлагаются с образованием метана . Примерами метанидов являются карбид алюминия (Al 4 C 3), карбид бериллия (Be 2 C) и карбид магния (Mg 2 C) . В чистом виде бесцветны и прозрачны .
Ацетилениды
Ацетилениды - ионные карбиды, являющиеся производными ацетилена (этина) . Активно гидролизуются с образованием ацетилена, наибольшее практическое значение имеет карбид (ацетиленид) кальция CaC 2 .
См. также
Напишите отзыв о статье "Карбиды"
Примечания
Ссылки
- // Энциклопедия «Кругосвет ».
Литература
- Косолапова Т. Я. Карбиды. М., 1968;
- Самсонов Г. В., Косолапова Т. Я.,.Домасевич Л. Т. Свойства, методы получения и области применения тугоплавких карбидов и сплавов на их основе. Киев, 1974;
- Высокотемпературные карбиды. Киев, 1975;
- Карбиды и сплавы на их основе. Киев, 1976
Отрывок, характеризующий Карбиды
За обедом, посадив подле себя Балашева, он обращался с ним не только ласково, но обращался так, как будто он и Балашева считал в числе своих придворных, в числе тех людей, которые сочувствовали его планам и должны были радоваться его успехам. Между прочим разговором он заговорил о Москве и стал спрашивать Балашева о русской столице, не только как спрашивает любознательный путешественник о новом месте, которое он намеревается посетить, но как бы с убеждением, что Балашев, как русский, должен быть польщен этой любознательностью.– Сколько жителей в Москве, сколько домов? Правда ли, что Moscou называют Moscou la sainte? [святая?] Сколько церквей в Moscou? – спрашивал он.
И на ответ, что церквей более двухсот, он сказал:
– К чему такая бездна церквей?
– Русские очень набожны, – отвечал Балашев.
– Впрочем, большое количество монастырей и церквей есть всегда признак отсталости народа, – сказал Наполеон, оглядываясь на Коленкура за оценкой этого суждения.
Балашев почтительно позволил себе не согласиться с мнением французского императора.
– У каждой страны свои нравы, – сказал он.
– Но уже нигде в Европе нет ничего подобного, – сказал Наполеон.
– Прошу извинения у вашего величества, – сказал Балашев, – кроме России, есть еще Испания, где также много церквей и монастырей.
Этот ответ Балашева, намекавший на недавнее поражение французов в Испании, был высоко оценен впоследствии, по рассказам Балашева, при дворе императора Александра и очень мало был оценен теперь, за обедом Наполеона, и прошел незаметно.
По равнодушным и недоумевающим лицам господ маршалов видно было, что они недоумевали, в чем тут состояла острота, на которую намекала интонация Балашева. «Ежели и была она, то мы не поняли ее или она вовсе не остроумна», – говорили выражения лиц маршалов. Так мало был оценен этот ответ, что Наполеон даже решительно не заметил его и наивно спросил Балашева о том, на какие города идет отсюда прямая дорога к Москве. Балашев, бывший все время обеда настороже, отвечал, что comme tout chemin mene a Rome, tout chemin mene a Moscou, [как всякая дорога, по пословице, ведет в Рим, так и все дороги ведут в Москву,] что есть много дорог, и что в числе этих разных путей есть дорога на Полтаву, которую избрал Карл XII, сказал Балашев, невольно вспыхнув от удовольствия в удаче этого ответа. Не успел Балашев досказать последних слов: «Poltawa», как уже Коленкур заговорил о неудобствах дороги из Петербурга в Москву и о своих петербургских воспоминаниях.
После обеда перешли пить кофе в кабинет Наполеона, четыре дня тому назад бывший кабинетом императора Александра. Наполеон сел, потрогивая кофе в севрской чашке, и указал на стул подло себя Балашеву.
Есть в человеке известное послеобеденное расположение духа, которое сильнее всяких разумных причин заставляет человека быть довольным собой и считать всех своими друзьями. Наполеон находился в этом расположении. Ему казалось, что он окружен людьми, обожающими его. Он был убежден, что и Балашев после его обеда был его другом и обожателем. Наполеон обратился к нему с приятной и слегка насмешливой улыбкой.
– Это та же комната, как мне говорили, в которой жил император Александр. Странно, не правда ли, генерал? – сказал он, очевидно, не сомневаясь в том, что это обращение не могло не быть приятно его собеседнику, так как оно доказывало превосходство его, Наполеона, над Александром. КАРБИДЫ , соединения углерода с металлами или металлоидами, образующиеся при нагревании в электрической печи угля с окислом соответствующего элемента. Примером могут служить карбид кальция СаС 2 , алюминия А1 4 С 3 , карборунд CSi. Большинство К. разлагается водой с образованием углеводородов (СаС 2 дает при этом ацетилен). Наибольшее техническое применение имеет К. кальция в утилизации N воздуха: при прокаливании в атмосфере азота СаС 2 переходит в кальций-цианамид CaCN 2 (CaC 2 + -f-N 2 =CaCN 2 +C), служащий материалом для образования азотной к-ты и цианистых солей и применяемый в качестве удобрения. Карбид кальция (СаС 2) - сероватое или серовато-черное несгорающее вещество кристаллического строения; получается при сплавлении извести и угля в электрической печи при t° свыше 3.000°. Наиболее неустойчив К. кальция в воде, при воздействии к-рой образуются ацетилен и гашеная известь, причем освобождается большое количество теплоты. Получаемый на заводе горячий К. кальция упаковывают в герметически закупориваемые (во избежание доступа влаги) железные барабаны. Из К. кальция в особых аппаратах путем воздействия воды получают ацетилен.-У работающих с К. кальция в производственной обстановке возможно развитие поражения кожи,которое выражается в двоякой форме: дерматитов и местных ожогов в форме ограниченных язв (некрозы). Дерматит развивается преимущественно при работе с сухим,твердым К.каль- ция; если же при этом на руки попадает вода, то при выделении тепла образуются ацетилен и гашеная известь, к-рая и является причиной образования язв. Последние по внешнему виду и патогенезу напоминают язвы, образующиеся от едкого кальция или от удобрительных веществ, содержащих цианамид кальция; Профилактика. Предотвращение выделения пыли и защита рук, которые перед надеванием рукавиц следует смазывать вазелином и затем присыпать тальком. Подробнее о профилактике - см. ниже-кальций-азот. Лит.: За кс О., О действии карбида на кошу человека и животных (М. Oppenheim, J. Rille, К. U11-mann, Профессиональные болезни кожи, т. I, вып. 3, МоскЕа, 1927, лит.). Кальций-авот (Kalkstickstoif), черноватый порошок со слабым ацетиленовым запахом. Применяется гл. обр. в качестве удобрения. Получается экзотермическим путем из карбида кальция: после получения последнего (в электрической печи при сплавлении кальция и кокса при t° выше 3.000°) его перемалывают, а затем в нагреваемых при помощи электричества азотирующих печах приводят в соприкосновение с чистым N. Происходит образование кальция-азота, который еще раз перемалывают в тонкий порошок, поступающий в продажу в чистом виде или с различными примесями. Кальций-азот содержит: цианамида кальция (CaCN 2) 55- 60%, едкой извести 20%, углерода 15%; далее могут содержаться небольшие количества различных примесей, в частности ацетилена, H 2 S и фосфористого водорода.- В настоящее время кальций-азот вырабатывается в западноевропейских странах (особенно в Германии) в больших количествах. В СССР это производство еще не поставлено. При различных производственных процессах, при размоле, пересыпке и транспортировке, а также при его употреблении в сельском хоз. кальций-азот выделяет известное количество пыли. Воздействие последней выражается в двоякой форме: содержащийся в ней цианамид вызывает (особенно у рабочих, потребляющих алкоголь) явления общего отравления, с тяжелыми приливами крови к верхней половине тела, с иньициро-^ ванием конъюнктивы и слизистой носоглотки, с одышкой, пальпитацией сердца и др. Едкая же известь вызывает различные кожные поражения, к-рые выражаются или в различной тяжести дерматитах (эритема, экзема, нагноительные процессы, хрон. поражения с инфильтрацией и шелушением) или же в местном едком действии, причем поражаются различные участки перехода кожи в слизистую (носовые отверстия, углы рта), и т. л. При слиянии этих язв и расчесах образуются соединяющиеся один с другим мокнущие участки, покрытые грязным налетом. У сел.-хоз. рабочих, у к-рых пыль кальций-азота при рассыпании его проникала в белье и сапоги, кожные поражения носили более тяжелый характер (вплоть до образования обширных некрозов и язв). При опытах на животных наблюдали такие же поражения кожи и изъязвления с потерей волос. Здесь имеется налицо воздействие едкой извести, отнимающей от тканей воду. Возможно, что при воздействии воды на кальций- цианамид отщепляется NH 3 , к-рый действует на кожу раздражающе. Число кожных поражений у рабочих в первые годы развития промышленности (в Германии) было довольно велико; в дальнейшем при введении предохранительных мероприятий оно значительно уменьшилось.-П рофилактика. На заводах-отсасывание пыли с места ее образования; подбор рабочих; защитная одежда и рукавицы; устройство умывальников и ванн; обучение рабочих. Лица с чувствительной кожей, особенно потливые, на работу допускаться не должны. Перед работой кожу рук следует слегка смазывать жиром (вазелином), им же нужно обтирать руки перед умыванием. На заводе продукт перед упаковкой следует «умасливать», т. е. добавлять к нему 10-20% минерального масла, что значительно уменьшает выделение пыли при транспортировке и употреблении. Сел.-хоз. потребители должны при распы-ливании продукта носить специальный костюм с капюшоном, очки, повязку для носа и т. п.-Лечение кожных поражений. При экземе-присыпки, цинковое масло (Zinci oxyd. 40,0,01.provinc.natur. 60,0), цинк-висмут, компресы из 1%-ного раствора салициловой кислоты, резорцина, уксуснокислого глинозема. По затихании острых явлений-пасты (5-10%-ная туменол-ихти-олцинковая паста) или мази. При наличии инфильтрата-лучи Рентгена. При изъязвлениях-перуанский бальзам или 5-10%-ная протарголовая мазь (с добавлением 10% анестезина). Лит.: Кельш Ф., Азотистый кальций (М. Ор-penheim, J. Rille, К. Ullmann, Профессиональные болезни кожи, т. I, в. 3, М., 1927); Е" i s с h e г В.., Ktinstliche Diingerstoffe (Weyls Hndb. d. Hygiene, B. VII, Tell 2, Leipzig, 1921); Koelsch F., Cyan-amide du calcium (Hygiene du travail, Encyclopedle, lasc. 23, Geneve, 1925, лит.).Н. Розенваум.
При щелочной реакции углерода с металлами могут получится различные карбиды. За счет соединения определенных химических элементов получаются соединения, которые характеризуются высокой прочностью. Довольно большое распространение получил вариант исполнения, который получил название карбид кальция. Его стали применять в самых различных областях промышленности.
Внешний вид и характеристики технического карбида кальция
Впервые рассматриваемый состав был получен в 1862 году. Проводимая процедура касалась отделения кальция от извести, в результате чего получился бледно-серый состав без признаков, свойственных металлам. В результате опыта был получен карбид, который в последствии стал активно использоваться при выпуске различной продукции.
В начале 20 века карбид кальция стали использовать для производства ацетилена в больших объемах. Именно поэтому стали вести активные исследования для выявления более производительной технологии.
Технические характеристики материала определяют его широкое распространение. Внешний вид вещества характеризуется светло-серым цветом, выпускаются карбиды в виде камня или порошка.
Физические свойства
При выборе практически любого материала следует уделять больше всего внимания физическим свойствам. У рассматриваемого они следующие:
- Соединение имеет кристаллическую структуру.
- Показатель температуры плавления составляет 2300 °С. Стоит учитывать, что подобная цифра свойственна только чистому составу. Добавление в состав различных примесей приводит к тому, что температура плавления существенно падает.
Стоит учитывать, что карбид кальция в большинстве случаев находится в твердом состоянии. Кроме этого, цвет может варьироваться от серого до коричневого цвета. Физические свойства карбида кальция определяют его широкое применение в самых различных отраслях промышленности.
Химические свойства
Немаловажное значение имеют и химические свойства. Они также учитываются при применении материала. К основным характеристикам можно отнести следующие качества:
- Карбид кальция характеризуется тем, что хорошо впитывает влагу. Стоит учитывать, подобная процедура проявляется яркой химической реакцией, связанной с разложением вещества.
- При работе с рассматриваемым материалом стоит учитывать, что образующаяся пыль оказывает раздражительный эффект на слизистые органы. Кроме этого, подобная реакция может проявится при попадании кристаллов или пыли на поверхность кожи. Именно поэтому при работе с рассматриваемым соединением следует использовать респиратор и некоторые другие средства защиты.
- Кристаллы активное реагируют на воздействие других веществ зачастую только при нагреве. При этом может образоваться карбонат кальция.
- В некоторых случаях проводится соединение кристаллического вещества с азотом, в результате чего получается цианамид кальция.
- При нагреве может проходить реакция с мышьяком и хлором, а также фосфором.
Считается, что наиболее важным химическим качеством является податливость к разложению при воздействии воды.
Получение
Как ранее было отмечено, карбид кальция активно применяется при получении самых различных материалов. Именно поэтому процесс получения карбида кальция постоянно совершенствовался. К особенностям применяемых технологий можно отнести нижеприведенные моменты:
- В качестве сырья применяется негашеная известь. В большинстве случаев вещество получается из извести, но в домашних условиях провести подобную процедуру сложно.
- Известь смешивается с измельченном коксом для получения однородной массы.
- В промышленности карбид кальция получают по схеме, которая предусматривает нагрев вещества до высокой температуры. Для этого применяются электронные печи. Рекомендуемая температура плавления составляет 1900 ⁰С.
- После нагрева вещества до столь высокой температуры оно переходит в жидкое состояние. Для работы подготавливаются специальные формы.
При рассмотрении того, как из углерода получить карбид кальция отметим, что по установленным стандартам в состав должно входить не менее 80% основного вещества. На долю примесей должно приходится не более 25%, в число которых также входит углерод. Производство оксида кальция также приводит к выделению тепловой энергии, что стоит учитывать.
Транспортировка и хранение
Порошок карбида кальция при воздействии влаги практически моментально разлагается. При этом образуется ацетилен, который при большой концентрации горюч и взрывоопасный. Именно поэтому нужно уделять довольно много внимания хранению карбида кальция, для чего часто применяют бидоны и специальные барабаны. К другим особенностям хранения отнесем следующие моменты:
- Выделяющийся ацетилен легче воздуха, поэтому скапливается вверху. Стоит учитывать, что он обладает наркотическими действиями, может самовоспламеняться.
- При производстве большого объема вещества особое внимание уделяется технике безопасности. Для фасовки применяются специальные упаковки.
- Для открытия упаковки следует использовать инструменты, которые не становятся причиной образования искр.
- Если вещество попадает на кожу или слизистую оболочку, то его нужно сразу удалить. При этом пострадавшая поверхность обрабатывается специальным кремом или другим защитно-заживляющим веществом.
- По установленным правилам, транспортировка может проводится исключительно при применении крытого транспортного средства. При этом проводить доставку по воздуху запрещается.
Установленные правила также запрещают хранить карбид кальция вместе с другими химическими веществами и источниками тепла. Это связано с тем, что образующиеся газы могут вступать в химическую реакцию с другими химическими веществами и возгораться.
Применение карбида кальция
Как ранее было отмечено, карбид кальция встречается в самых различных областях промышленности, зачастую поставляют для проведения промышленного синтеза. Свойства карбида кальция и реакция, протекающая при его соединении с различными веществами, определяют использование вещества в нижеприведенных случаях:
- Многие синтетически компоненты, входящих в состав современных материалов, производят на основе рассматриваемого компонента.
- Применяется для получения цианамида кальция. Подобный компонент используется для получения различных химических удобрений. Именно поэтому сырье применяется для регулирования скорости роста растений.
- Цианамид кальция также получают при соединении вещества с азотом.
- В некоторых случаях проводится восстановление металлов щелочной группы.
- Можно использовать рассматриваемое соединение в процессе газовой сварки.
При рассмотрении карбида кальция и области применения стоит учитывать, что подобное вещество чаще всего применяют для получения ацетилена. Подобный синтез карбида кальция разработал немецкий ученый. Среди особенностей подобного способа применения отметим следующие моменты:
- Ацетилен из карбида получают при оказании воздействия водой на используемое сырье.
- В результате прохождения химической реакции образуется требующийся газ, гашеная известь выпадает в осадок.
- Стоит учитывать, что при смешивании компонентов выделяется большое количество тепла. Поэтому работа должна проводится с учетом техники безопасности.
- В зависимости от вида применяемой технологии переработки сырья с 1 килограмма выходит около 290 литров газа.
- Скорость протекания процедуры зависит от чистоты применяемого сырья, температуры и количества воды.
Как показывает практика, при использовании чистого карбида на протекание химической реакции отводится около 20 литров волы на 1 килограмм сырья. Подобное количество воды требуется для того чтобы снизить температуру реакции, за счет чего обеспечиваются оптимальные условия для работы.
Техника безопасности
При проведении различных химических реакций для производства материалов должна соблюдаться техника безопасности. Как ранее было отмечено, выделяемые вещества могут быть взрывоопасными. Техника безопасности при взаимодействии с различными химическими веществами заключается в следующем:
- Для хранения и обработки требуется герметичное место. В обычном гараже проводить работы не рекомендуется.
- Нельзя допускать огонь к самому сырью, а также образующимся газам.
- Даже мелкие частицы могут привести к поражению кожных покровов. Именно поэтому работа должна проводится в респираторе и защитной одежде.
- Генераторы ацетилена размещают исключительно в хорошо изолированных помещениях.
- Если сырье применялось при проведении сварочных работ, то следует образующийся шлак утилизировать в специальных местах.
- При перемещении металлических и иных емкостей они должны быть надежно закреплены, столкновение и падение не допускается. Это может привести к появлению искр, которые станут причиной взрыва вещества.
Вышеприведенная информация определяет то, что работы с рассматриваемым сырьем не рекомендуется проводить в гараже или домашней мастерской. Несоблюдении технологии, отсутствии требующего оснащения и многие другие причины могут привести к возникновению искры и воспламенению веществ.
Карбид кальция реакция с водой
Рассматриваемое сырье чаще всего применяется для соединения с водой, в результате чего получается ацетилен. Взаимодействие карбида кальция с водой становится причиной появления газа с неприятным запахом и достаточно большим количеством различных примесей. В чистом виде получить подобное вещество можно только при его многоэтапной очистке.
Реакция карбида кальция с водой может быть проведена опытным путем. К особенностям подобной процедуры отнесем следующие моменты:
- В качестве емкости применяется 1,5-литровая бутылка.
- После ее заполнения водой добавляется несколько кусочков кристаллического материала.
- Протекание реакции приводит к появлению избыточного давления.
- После того как карбид кальция больше не вступает в реакцию, на бутылку помещается горящая бумага. В результате взаимодействия между карбидом кальция и водой образуется газ, который взрывается. При рассматриваемом опыте образуется огненное облако.
Подобный опыт довольно опасен и должен быть проведен с соблюдением техники безопасности.
В заключение отметим, что рассматриваемый компонент в последнее время часто применяется для проведения самых различных опытов. Соединение обладает большим количеством свойств, которые должны учитываться. Выделение тепла и газов становится причиной, по которой проводить опыты рекомендуется только в промышленности.
КАРБИДЫ
(от лат. carbo - уголь), соед. углерода с металлами, а также с бором и кремнием. По типу хим. связи К. делят на ионные (солеобразные), ковалентные и металлоподобные (ионно-ковалентно-металлические). Ионные К. (см. табл. 1) образуют I и II гр. (соотв. М 2 С 2 и МС 2), РЗЭ и (МС, М 2 С 3 , МС 2), а также Аl. В этих соед. С в зависимости от типа гибридизации ( 3 , sp 2
или sp
) образует С 4- , (C=C 4- , (С=С=С) 4- , (C=C) 2- . Ковалентные К. (см. табл. 2) образуют В и Si; атом С в этих соед. находится в состоянии
и sp
3 -гибридизации. Металлoподобные К. образуют переходные металлы IV-VII гр., Со, Ni и Fe. В этих К. связь металл-углерод ионно-ковалентная, причем атом С отрицательно заряжен, связь металл - металл чисто металлическая, атомы С между собой не связаны.
К. щелочных металлов кристаллизуются в решетках типа графита, атомы металлов размещаются между углеродными слоями, построенными из гексагoн. сеток. К. щел.-зем. металлов кристаллизуются в гранецентрир. тетрагон. решетке типа СаС 2 , карбиды РЗЭ, монокарбиды актиноидов и переходных металлов в гранецентрир. кубической типа NaCl, сесквикарбиды актиноидов М 2 С 3 в объемноцентрир. кубич. решетке типа Рu 2 С 3 . Ионные К. щелочных металлов разлагаются при т-ре ок.
800 °С, К. щел.-зем. металлов в интервале 1800-2300°С, ковалентные К. и металлоподобные разлагаются и плавятся при более высоких т-рах. В периодич. системе в пределах группы т-ры плавления К. возрастают с увеличением порядкового номера металла и обычно в 1,5-2 раза выше, чем т-ры плавления соответствующих металлов. Это обусловлено высокой прочностью связи М-С. Металлоподобные К. обладают металлич. проводимостью, для них характерен положит. температурный коэф. r. Для сесквикарбидов величина r (достигает 500 мкОм. см) примерно на порядок выше, чем для дикарбидов и монокарбидов (20-50 мкОм. см). Дикарбиды РЗЭ также обладают металлич. св-вами. Карбиды В и Si, а также Be, Mg и Аl - . Мех. св-ва К. зависят от прочности хим. связи, степени ее ковалентности и межатомного расстояния. наиб. высокой твердостью обладают карбиды В, Si, Be, а также монокарбиды РЗЭ и переходных металлов; последних уменьшается при переходе от К. подгруппы IVа к К. подгруппы VIa. Все К. при комнатной т-ре - хрупкие в-ва, их пластич. возможна в условиях всестороннего сжатия при очень высоких напряжениях. Ионные К. разлагаются водой с образованием метана, ацетилена, метилацетилена или смеси углеводородов и гидроксида металла, напр.:
Аl 4 С 3 + 12Н 2 О: 4Аl(ОН) 3 + 3СН 4 ;
Na 2 C 2 + 2Н 2 О: 2NaOH +С 2 Н 2 ;
Mg 2 C 3 + 4Н 2 О: 2Mg(OH) 2 + С 3 Н 4 .
Ковалентные и металлоподобные К. не разлагаются водой и большинством минер. к-т и щелочей. Получают К. из элементов, восстановлением оксидов металлов, газофазным способом, металлотермически. Синтез из элементов осуществляют при высоких т-рах в вакууме или инертной атмосфере. В зависимости от технол. параметров процесса образуются с размером частиц от 0,5 мкм до 2 мм. Синтез может осуществляться в режиме горения, т. к. в результате р-ции выделяется большое кол-во тепла, либо в плазме при 5000-10000 К в дуговых, высокочастотных и сверхчастотных плазмотронах. В результате быстрого охлаждения из парогазовой смеси элементов в плазмообразующем газе (Аr или Не) образуются ультрадисперсные порошки с размерами частиц 10-100 нм. Восстановлением оксидов металлов производят наиб. важные соед . - бора карбиды, кремния карбиды, а также вольфрама карбиды, титана карбид и др. К. переходных металлов. Газофазным способом получают К. из хим. соед., к-рые испаряются, разлагаются, а затем восстанавливаются и взаимод. друг с другом, напр.:
2МСl + 2ССl 4 + 5Н 2: 2МС + 10НСl.
Чаще всего этот синтез осуществляют в плазме, получая дисперсные порошки. По металлотермич. способу металлов восстанавливают металлами (Mg, Al или Са) в присут. углерода, напр.:
МО + С + Мg: МС + МgО.
Особо чистые К., не содержащие кислорода и азота, синтезируют взаимод. С и металла в расплаве др. металла или сплава, напр. TiC получают в сплаве Fe Ni. Из ионных К. наиб. важен кальция карбид СаС 2 , из ковалентных В 4 С и SiC. Металлоподобные К. упрочняют чугун и сталь , они являются основой твердых вольфрама сплавов (WC, TiC, WC, TiC, TaC, WC) и др. твердых сплавов (TiC, VC, Сr 3 С 2 , ТаС), используемых для обработки металлов резанием. К. применяют также как , раскислители и , они входят в состав жаропрочных и жаростойких композиционных материалов, в т. ч. керметов. Лит.: Стормс Э., Тугоплавкие карбиды, пер. с англ., М., 1970; Гольдшмидт X., Сплавы внедрения, пер. с англ., в. 1-2, М, 1971, Тот Л., Карбиды и переходных металлов, пер. с англ., М, 1974. Самсонов Г. В., Упадхая Г. Ш., Нешпор В. С., Физическое материаловедение карбидов, К., 1974, Высокотемпературные карбиды, под ред. Г. В. Самсонова, К, 1975, Карбиды и на их основе, под ред. Г. В. Самсонова, К, 1976, Свойства, получение и применение тугоплавких соединений, Справочник, под ред. Т. Я. Косолаповой. М, 1986, П. С. Кислый.
Химическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . Под ред. И. Л. Кнунянца . 1988 .
Смотреть что такое "КАРБИДЫ" в других словарях:
Соединения металлов и неметаллов с углеродом. Традиционно к карбидам относят соединения где углерод имеет большую электроотрицательность, чем второй элемент (таким образом из карбидов исключаются такие соединения углерода, как оксиды, галогениды… … Википедия
КАРБИДЫ, неорганические соединения углерода с металлами или другими электроположительными элементами. БОР и КРЕМНИЙ образуют чрезвычайно твердые карбиды, которые используют как абразив. Многие ПЕРЕХОДНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ также образуют карбиды, в которых … Научно-технический энциклопедический словарь
КАРБИДЫ, соединения углерода с металлами, бором и кремнием. Карбиды основа многих твердых сплавов, упрочняют чугун и сталь, входят в состав жаропрочных и жаростойких композиционных материалов и др. Смотри, например, Бора карбид, Кальция карбид … Современная энциклопедия
Химические соединения углерода с металлами и некоторыми неметаллами, напр. карбид кальция, карборунд, цементит. Карбиды вольфрама, титана, тантала, ниобия и др. тугоплавки, тверды, износостойки, жаропрочны; входят в состав твердых сплавов,… … Большой Энциклопедический словарь
- (лат.). Соединения металлических элементов с углеродом. Карбид кальция, употребляется для добывания ацетилена. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. карбиды, карбон... (лат. carbo (carbo nis) уголь)… … Словарь иностранных слов русского языка
карбиды - Соединения углерода с электроположит. эл тами, гл.обр., с металлами и нек рыми неметаллами. По типу химич. связи к. подразд. на три осн. группы: ионные (или солеобразные), ковалентные и металлоподобные. Ионные к. образуют сильные электроположит.… … Справочник технического переводчика
Соединения металлов (а также некоторых неметаллов) с углеродом. К. относительно легкоплавких металлов разлагаются водой и разбавленными кислотами с образованием углеводородов. К. тугоплавких металлов, а также кремния и бора водой и кислотами не… … Геологическая энциклопедия
Карбиды - соединения углерода с металлами и некоторыми неметаллами; тугоплавкие твердые вещества; не растворимы в растворителях, износостойки и жаропрочны. Входят в состав твердых сплавов, используемых для изготовления резцов, буровых коронок, деталей… … Российская энциклопедия по охране труда
КАРБИДЫ - КАРБИДЫ, соединения углерода с металлами или металлоидами, образующиеся при нагревании в электрической печи угля с окислом соответствующего элемента. Примером могут служить карбид кальция СаС2, алюминия А14С3, карборунд CSi. Большинство К.… … Большая медицинская энциклопедия
КАРБИДЫ - соединения углерода с др. хим. элементами; часто высокопрочные и химически стойкие. К. широко применяются в технике, входят в состав сверхтвёрдых или тугоплавких сплавов; хорошо известны К. железа (см.), К. кремния (см.), К. вольфрама и др … Большая политехническая энциклопедия
Книги
- Нестехиометрия, беспорядок, ближний и дальний порядок в твердом теле , Гусев А.И. , Нестехиометрия, обусловленная наличием структурных вакансий, широко распространена в твердофазных соединениях и создает предпосылки для неупорядоченного или упорядоченного распределения… Категория:
- 1с предприятие 8.3 закрытие месяца. Как закрывать квартал начинающему бухгалтеру пошаговая инструкция. Настройка учетной политики организации
- Продажа ос в 1с 8.3 бухгалтерия. Как в «1с» отразить продажу основных средств и мнма. Продажа основного средства с восстановлением амортизационной премии
- Расчет и калькуляции себестоимости продукции Расчет себестоимости путем распределения расходов
- Самые счастливые люди на Земле: особенности и интересные факты