Как в воде ведет себя карбид
Перейти к содержимому

Как в воде ведет себя карбид

  • автор:

КАРБИДЫ

КАРБИДЫ (от латинского carbo – уголь) – соединения углерода с металлами, а также с бором и кремнием. Эти соединения обладают удивительным разнообразием физических и химических свойств. Так, карбид золота Au2C2 взрывается уже при попытке пересыпать его с листочка фильтровальной бумаги, на котором он был высушен. С другой стороны, карбиды некоторых элементов (например, бора и тантала) не разлагаются даже при температуре белого каления и настолько химически инертны, что на них не действует царская водка, а по твердости они приближаются к алмазу!

Также по теме:
ЭЛЕМЕНТЫ ХИМИЧЕСКИЕ

Впервые необычное соединение металла с углеродом (К2С2) получил в 1809 знаменитый английский химик Гемфри Дэви. В 1863 французский химик Марселен Бертло изучил свойства другого карбида – очень неустойчивого и легко взрывающегося карбида одновалентной меди Cu2C2. В 1878 немецкий металлург Ф.Мюллер, растворив образцы стали в разбавленной серной кислоте, выделил карбид железа Fe3C. Но только в конце 19 в. французский химик Анри Муассан, прославившийся получением фтора, синтезировал многие из этих необычных соединений и изучил их свойства. Он получал карбиды, нагревая до очень высокой температуры смеси древесного угля с разными металлами, их оксидами или карбонатами. Для этого он использовал жар вольтовой дуги в электрической печи собственной конструкции.

Карбиды, как оказалось, можно получить не только в лаборатории. Еще до работ Муассана австрийский ученый Э.Вайнсхенк в 1889 открыл в метеоритах минерал когенит, представляющий собой смешанный карбид железа, кобальта и никеля состава (FeNiCo)3C. А сам Муассан в 1904 обнаружил в метеорите, привезенном из каньона Диабло в штате Аризона, темно-зеленый минерал, представляющий собой карбид кремния SiC. Этот минерал в честь ученого назвали муассанитом.

Также по теме:

Раньше карбиды классифицировали по их устойчивости к действию воды и кислот, а также по тому, какие газы выделяются при их разложении. Современная классификация учитывает тип химической связи между атомами в карбидах – именно от этого зависят в основном физические и химические свойства. В соответствии с этой классификацией, карбиды можно разделить на три группы, которые довольно сильно отличаются по своим свойствам.

К первой группе относятся так называемые солеобразные карбиды с ионной связью. Эти карбиды образуют щелочные и щелочноземельные металлы, алюминий, редкоземельные элементы, а также актиноиды. Их состав иногда соответствует типичным валентностям металлов (Al4C3), а иногда – нет (Ве2С). Многие ионные карбиды можно получить непосредственно из элементов (Са + 2С ® СаС2) или восстановлением оксидов углеродом (СаО + 3С ® СаС2 + СО). Ионный характер связи приводит к высокой температуре плавления; например, карбид кальция СаС2 плавится при 2300° С, карбид тория ThC2 – при 2655° С. Водой или разбавленными кислотами ионные карбиды легко разлагаются – гидролизуются. При этом образуются различные углеводороды и гидроксид металла. Самый известный пример – получение ацетилена гидролизом карбида кальция: СаС2 + 2Н2О ® Ca(OH)2 + С2Н2. Ацетилен выделяется также при гидролизе Na2C2, К2С2 и др. Поэтому такие карбиды можно рассматривать как производные ацетилена, в которых атомы водорода замещены атомами металла. При этом катионы металла и анионы С2 –2 размещаются в соответствующих узлах кристаллической решетки. Солеобразный характер этих карбидов подтверждается возможностью их электролиза в расплавленном состоянии. Интересно отметить, что чистый карбид кальция – бесцветные кристаллы, хотя увидеть их непросто, так как обычный технический продукт имеет цвет от бурого до черного.

Взаимодействие карбидов щелочных металлов с водой протекает исключительно бурно. Так, если карбид калия просто облить водой, произойдет бурная реакция, которая сопровождается взрывом такой силы, что выделяющийся ацетилен сразу же разлагается с выделением угля. Чтобы провести реакцию К2С2 + 2Н2О ® 2КОН + С2Н2, надо медленно пропускать над карбидом водяной пар.

В ряде случаев карбиды ионного типа образуются непосредственно при пропускании ацетилена через растворы солей металлов. Так карбиды серебра, меди(I), золота и ртути, которые чаще называют ацетиленидами. Ацетилениды щелочных металлов можно получить действием ацетилена на свободные металлы. В сухом виде ацетилениды тяжелых металлов легко разлагаются со взрывом. Гидролиз ионных карбидов других металлов показывает, что они «происходят» из других углеводородов. Например, при гидролизе карбида алюминия выделяется метан: Al4C3 + 12H2O ® 4Al(OH)3 + 3CH4 (так же гидролизуется карбид бериллия Ве2С), а при гидролизе карбида магния получается метилацетилен: Mg2C3 + 4H2O ® 2Mg(OH)2+ НС≡С–СН3. Интересно, что карбид магния другого состава, MgC2, дает при гидролизе только ацетилен. Иногда при гидролизе ионных карбидов углеводороды выделяются совместно с водородом, который частично гидрирует непредельные углеводороды. С выделением почти равных количеств водорода и метана разлагается карбид марганца: Mn3C + 6H2O ® 3Mn(OH)2 + CH4 + H2. Карбиды редкоземельных металлов и тория при разложении разбавленными кислотами выделяют не чистый ацетилен, а его смесь с метаном, этиленом и другими углеводородами. Например, при гидролизе карбида церия СеС2 получается смесь ацетилена с метаном в соотношении 4:1, а также немного этилена и жидких и твердых углеводородов (состав продуктов зависит от условий проведения реакции). Еще больше жидких и твердых углеводородов дает при гидролизе карбид урана.

Выделение углеводородов при гидролизе карбидов позволило Д.И.Менделееву выдвинуть так называемую карбидную теорию происхождения нефти в глубинах Земли из неорганических веществ. По представлению Менделеева, в глубинах земного шара должны быть расплавленные металлы, в основном железо, которое с углеродом дает карбид. Во время горообразования в земной коре образуются трещины, по которым в глубины проникает вода. Воздействуя на карбид железа и карбиды других металлов, вода (в виде пара) образует углеводороды, например: 2FeC + 3H2O ® Fe2O3 + C2H4. Газообразные углеводороды по тем же трещинам поднимаются ближе к поверхности, где скапливаются в пористых пластах. Однако когда в 60-е гг. 20 в. был подробно изучен состав углеводородов нефти, оказалось, что смесь «искусственных углеводородов», образующихся при гидролизе карбидов, по своему составу резко отличается от природной смеси. Кроме того, все нефти, полученные неорганическим путем, оптически неактивны, тогда как природная нефть оптически активна. На основании этих, а также ряда других фактов неорганическая теория происхождения нефти была подвергнута критике, и в настоящее время многие ученые полагают, что нефть имеет биологическое происхождение.

Ко второй группе относятся карбиды, которые образуют переходные металлы IV–VII групп, а также кобальт, железо и никель. Это металлоподобные соединения с другой структурой. В них атомы углерода, имеющие небольшие размеры, не связаны друг с другом и располагаются в пустотах между атомами металлов. Различная упаковка атомов металла в кристаллической решетке приводит к разному составу карбидов даже для одного и того же металла; например, хром образует карбиды состава Cr3C2, Cr4C, Cr7C3 и др. Эти карбиды (их называют карбидами внедрения) часто отличаются большой твердостью и очень высокими температурами плавления. Например, карбиды тантала и гафния TaC и HfC – наиболее тугоплавкие из известных веществ (плавятся при 3985 и 3890° С соответственно).

Металлоподобные карбиды обладают высокой электропроводностью и очень высокой химической стойкостью к агрессивным средам (многие из них не растворяются даже в царской водке). Они используются для упрочнения чугуна и стали (карбиды железа, хрома, вольфрама, молибдена), а также для производства очень твердых сплавов, которые применяют для обработки металлов резанием (карбиды WC, TiC, TaC, VC, Cr3C2). Например, твердые наконечники резцов, сверл делают из победита – спеченного порошка карбида вольфрама WC с добавкой металлического кобальта. Очень важную роль играет карбид железа Fe3C (цементит) – твердые кристаллы, входящие в структуру чугуна и стали.

Карбид вольфрама WC используют также для изготовления буровых коронок, деталей аппаратуры для производства синтетических алмазов, для нанесения износостойких покрытий на поверхности металлов. Карбид титана интересен ярким проявлением нестехиометрии: состав этого соединения выражается формулой TiCх, где х колеблется в пределах от 0,49 до 1 (см. СТЕХИОМЕТРИЯ). Это вещество, как и карбид вольфрама, используют как компонент жаропрочных, жаростойких и твердых сплавов, для получения износостойких покрытий, для изготовления тугоплавких тиглей, в которых можно плавить почти любые металлы (сам карбид плавится при 3257° С). Карбидом титана выкладывают внутренние стенки высокотемпературных печей.

К третьей группе относятся ковалентные карбиды. Их образуют кремний и бор – соседи углерода по периодической таблице, близкие к нему как по размеру атомов, так и по электроотрицательности. Карбид кремния SiC (техническое название – карборунд) в чистом виде – бесцветные кристаллы, но примеси часто окрашивают его в различные цвета, вплоть до черного. По своей структуре это соединение аналогично алмазу; решетку карбида кремния можно получить, если в немного расширенной решетке алмаза заменить половину атомов углерода на атомы кремния. Это вещество обладает очень высокой твердостью; помимо этого оно имеет свойства полупроводника. Из него делают шлифовальные бруски и круги, огнеупорные материалы для печей и литейных машин, нагревательные элементы для электропечей, полупроводниковые диоды.

Бор образует по два карбида с точно известной структурой – В4С и В13С2. Наибольшее значение имеет первый из них – черные блестящие кристаллы, которые по твердости уступают лишь алмазу и нитриду бора BN. Этот карбид применяют для изготовления абразивных и шлифовальных материалов и в качестве полупроводника. Карбид, обогащенный изотопом 10 В, используется как поглотитель нейтронов в ядерных реакторах.

Карбид кальция и ацетилен — друзья не разлей вода!

Карбид кальция имеет резкий чесночный запах и сильно поглощает воду. Его плотность повышается с увеличением количества примесей и изменяется в пределах 2,22-2,8 г/см 3 . Молекулярная масса — 64,102. Технический карбид кальция выпускают по ГОСТ 1460.

Карбид кальция и вода, а также его получение

Формула карбида кальция Карбид кальция химическое соединение кальция с углеродом, в чистом виде представляющее собой белое кристаллическое вещество. Химическая формула — СаС2 Карбид кальция Технический карбид кальция твердый кускообразный материал, цвет излома которого меняется в зависимости от содержания карбида кальция. При содержании 60-75% СаС2 — имеет излом серого цвета, переходящий в фиолетовый при более высоком содержании CaC2. Высокопроцентный (80% СаС2 и выше) — имеет окраску от светло-коричневого до голубовато-черного. Технический карбид кальция

История получения карбида кальция

Карбид кальция был получен случайно в 1862 г. Немецкий химик Фридрих Вёлер (Friedrich W?hler) при попытке выделения металлического кальция из извести (карбоната кальция СаСО3) путем длительного прокаливания смеси, состоящей из извести и угля, получил массу сероватого цвета, в которой не обнаружил признаков металла. Как результат неудавшегося эксперимента он выбросил эту массу на свалку во дворе. Во время дождя лаборант заметил выделение какого-то газа из выброшенной массы. Это заинтересовало Фридриха Вёлера, он провел анализ газа и установил, что это ацетилен (С2Н2), ранее открытый Эдмундом Дэви (Edmund Davy), в 1836 г.

Однако имя этому газу присвоил французский химик Пьер Эжен Марселен Бертло (Marcellin Berthelot) после того, как в 1863 году получил ацетилен, пропуская водород над раскалёнными электрической дугой графитовыми электродами.

Томас Уилсон (Thomas Leopold «Carbide» Willson) в 1888 году и Фердинанд Фредерик Анри Муассан (Ferdinand Frederic Henri Moissan) в 1892 независимо друг от друга открыли метод получения карбида кальция в дуговой электропечи, что послужило толчком для дальнейшего развития промышленного получения технического карбида кальция.

В России первые заводы по изготовлению карбида кальция были построены акционерным обществом «Перун» в 1908 г. в Земковицах, а в 1910 г. в Петербурге. В 1914 г. на этом заводе работали две карбидные печи мощностью по 500 кВт и две печи по 900 кВт.

В 1917 г. при Макеевском металлургическом заводе была построена установка с электропечью мощностью 1800 кВт. Почти одновременно на заводе в Баку для нужд нефтепромышленности и на Аллавердском медеплавильном заводе также были пущены карбидные печи.

В 1930 г. был построен и пущен первый большой карбидный завод в Растяпино (ныне г. Дзержинск Нижегородской области). На этом заводе карбид кальция впервые стал выпускаться не только как товарный продукт, но и для получения цианамида кальция.

Получение карбида кальция

Технический карбид кальция получают в результате взаимодействия обожженной извести (СаО) с коксом (3С) или антрацитом в электрических печах при температуре 1900-2300°С. Шихту, состоящую из смеси кокса или антрацита и извести в определенной пропорции, загружают в электропечь, шихта расплавляется, при этом происходит эндотермическая химическая реакция (с поглощением тепла) по формуле:

СаО+3С = СаС2+СО -108 ккал/моль

Таким образом, для получения 1 т карбида кальция требуется:

  • 4000 кг извести
  • 600 кг кокса
  • 1965 кВт·ч электроэнергии

Однако вследствие значительных потерь энергии в карбидных печах практически для получения 1 т технического карбида кальция расходуется от 2800 до 3700 кВт·ч в зависимости от мощности печи. Если мощность печи меньше 1000 кВт, то расход электроэнергии может достичь 4000 кВт·ч/т и более.

Расплавленный карбид кальция сливают из печи в специальные изложницы, в которых он остывает и затвердевает. После затвердевания его дробят в щековых дробилках и сортируют в решетчатых барабанах на куски различной величины от 2 до 80 мм.

Выход кусков различных размеров при дроблении приведен ниже:

Грануляция, мм 25-80 15-25 8-15 2-8 до 2
Выход, % 66-80 8-10 6-14 4,5-6,5 1,5-3,0

Товарным карбидом кальция считается грануляцией от 2 до 100 мм. Карбидная пыль, получающаяся при дроблении, непригодна для нормальных ацетиленовых генераторов из-за слишком энергической реакции с водой, перегрева и опасности взрыва.

Зависимость удельного веса технического карбида кальция от содержания в нем СаС2, приведена в таблице ниже:

Содержание СаС2 в техническом карбиде, % 80 75 70 65 60 55
Удельный вес технического карбида 2,32 2,37 2,41 2.45 2,49 2,53

Технический карбид кальция, получаемый в электропечах, содержит ряд примесей, попадающих в него из исходных материалов, которыми пользуются при его производстве. Средний химический состав применяемого для сварки:

Компонент Содержание, % (по массе)
Карбид кальция (СаС2) 72,5
Известь (СаО) 17,3
Окись магния (MgO) 0,4
Окись железа (Fe2O3) и окись алюминия (Al2O3) 2,5
Окись кремния (SiO2) 2,0
Сера (S) 0,3
Углерод (С) 1,0
Другие примеси 4,0

Как видно из приведенного состава, основной примесью является известь.

Примеси, содержащиеся в исходных материалах, применяемых для производства, ухудшают его качество. Особенно вредными примесями являются фосфор и сера, которые переходят в карбид кальция в виде фосфористых и сернистых соединений кальция, а при разложении карбида попадают в ацетилен в виде фосфористого водорода и сероводорода.

Гидролиз или карбид кальция плюс вода

При взаимодействии карбида кальция и воды происходит реакция, которая называется гидролиз. Когда-то гидролиз карбида кальция был основным промышленным способом для получения ацетилена — горючего газа, применяемого при газовой сварке и газовой резке. Еще об одном способе получения можно узнать из статьи о получении ацетилена.

При взаимодействии карбида кальция (CaC2) с водой (H2O) получается газ — ацетилен (C2H2) и гашеная известь (Ca(OH)2), являющаяся отходом. Химическая активность карбида кальция по отношению к воде столь велика, что он разлагается даже кристаллизационной водой, содержащейся в солях.

Экзотермическая реакция (т.е. с выделением тепла) взаимодействия карбида кальция с водой протекает бурно по уравнению:

Тепловой эффект реакции слагается из тепла, выделяемого при взаимодействии с водой карбида кальция и негашеной извести. Взаимодействие извести с водой протекает по уравнению:

Выход ацетилена объем ацетилена в литрах, выделяемый при разложении 1 кг карбида, приведенный к 20° и 760 мм рт. ст.

Для разложения 1 кг химически чистого карбида кальция теоретически необходимо 0,562 кг воды, при этом получается 0,406 кг ацетилена (285 л) и 1,156 кг гашеной извести.

Значительный тепловой эффект реакции карбида кальция и опасность перегрева ацетилена заставляют вести процесс с большим избытком воды для охлаждения. Это делает процесс более безопасным. Температура выходящего из генератора ацетилена при этом превышает температуру окружающей среды всего на 10-15°С.

Количество воды необходимое для реакции с карбидом кальция

Минимальное количество воды, необходимое для охлаждения при реакции 1 кг карбида кальция, может быть рассчитано следующим образом.

При разложении 1 кг 70%-го карбида кальция образуется 0,284 кг ацетилена и 1,127 кг гидрата окиси кальция т.е. гашеной извести (принимая содержание окиси кальция в карбиде кальция равным 24%).

Принимаем, что начальная температура воды равна 15° С, а температура в генераторе во время работы равна 60° С. Уравнение теплового баланса для 1 кг карбида кальция выражается следующим образом:

где q — количество тепла, выделяющееся при разложении 1 кг 70%-го карбида кальция, равное 397 ккал/кг
q1 — количество тепла, затрачиваемое на нагревание получаемой гашеной извести с 15 до 60°С:
q1= 1,127?(60-15)-0,23= 11,7 ккал
0,23 — средняя теплоемкость гидрата окиси кальция в ккал/кг

q2 — количество тепла, затрачиваемое на нагревание получаемого ацетилена с 15 до 60° С:
q2=0,284?(60-15)-0,336 = 4,3 ккал
0,336 — средняя теплоемкость 1 кг ацетилена в ккал в указанном интервале температур

q3 — тепло, затрачиваемое на испарение воды в количестве 0,034 кг (при 60° С содержание водяных паров, насыщающих ацетилен, полученный из 1 кг карбида кальция, равно 34 г) скрытая теплота парообразования воды — 539 ккал/кг
q3 = 0,034?539+0,034?1?(60-15) -19,9 ккал

q4 — потеря тепла в окружающую среду и на нагревание стенок генератора, она составляет примерно 7% от общего количества выделяющегося тепла:
q4=397?7/100=27,8 ккал

q5 — количество тепла, расходуемое на нагревание воды до температуры 60° С:
q5=q?(q1+q2+q3+q4)=397?(11,7+4,3+19,9+27,8) = 336,3 ккал

Искомый минимальный безопасный объем воды равен:

Так как 1 м 3 ацетилена при абсолютном давлении 1 кгс/мм 2 и 20°С весит 1,09 кг, следовательно, из 1 кг химически чистого карбида кальция теоретически можно получить 0,406/1,09 = 0,3725 м 3 , или 372,5 л ацетилена.

Как уже говорилось выше, технический карбид кальция обычно содержит не более 70-80% CaC2. Поэтому из 1 кг технического карбида кальция можно получить от 230 до 280 л ацетилена.

Если учесть потери ацетилена на растворение в воде и продувку ацетиленового генератора, то для получения 1 м 3 (1000 дм 3 ) ацетилена практически приходится расходовать 4,3-4,5 кг карбида кальция. Более точные данные о фактическом выходе ацетилена в зависимости от количества примесей (сорта) и размеров «кусков» (грануляции) указаны в ГОСТ 1460.

Параметры влияющие на скорость реакции с водой

Чем меньше размеры кусков, тем быстрее происходит реакция карбида кальция с водой.

Карбид кальция размером 50?80 мм разлагается полностью в течение 13 мин, а размером 8?15 мм — в течение 6,5 мин.

При величине кусков менее 2 мм карбид кальция считается отходом и называется карбидной пылью. Карбидная пыль разлагается практически мгновенно. При взаимодействии с водой реакция карбидной пыли происходит на поверхности воды и выделяемое тепло не может быть быстро отведено. Это приводит к повышению температуры в зоне реакции и перегреву частиц карбида и выделяющегося ацетилена. При этом особенно опасно присутствие воздуха, так как быстро достигается температура воспламенения ацетилено-воздушной смеси. Поэтому карбидную пыль нельзя применять в обычных ацетиленовых генераторах, рассчитанных для работы на кусковом карбиде кальция, так как это может вызвать взрыв ацетилена в генераторе. Для разложения карбидной пыли применяют генераторы специальной конструкции.

Чем выше температура воды, тем быстрее идет реакция карбида кальция. Если вода сильно загрязнена гашеной известью, образующейся при реакции карбида кальция, то реакция замедляется.

При разложении неподвижного карбида кальция в недостаточном количестве воды куски его могут покрываться коркой гашеной извести и сильно перегреваться, при этом может иметь место реакция:

В этом случае реакция карбида кальция происходит за счет отнятия влаги, содержащейся в гашеной извести. В результате повышается плотность корки, что приводит к еще большему перегреву. Поэтому непрерывное удаление извести из зоны реакции имеет большое значение, так как перегрев может привести к взрыву ацетилено-воздушной смеси или вызвать взрывчатый распад ацетилена.

Если производить разложение одинаковых количеств карбида кальция различными постепенно уменьшающимися количествами воды, то температура получаемой смеси ацетилен — водяной пар будет соответственно повышаться. При температуре около 90°С почти все тепло (за исключением тепла, затрачиваемого на нагревание ацетилена и карбидного ила) расходуется на образование водяного пара. Эти условия реакции соответствуют процессу, при котором получается сухой гидрат окиси кальция, поскольку вся вводимая в реакцию вода расходуется на разложение карбида и образование водяного пара.

При погружении карбида кальция в воду процесс разложения протекает также весьма неравномерно: вначале реакция идет очень активно с бурным выделением ацетилена, а затем скорость реакции уменьшается. Это объясняется уменьшением поверхности кусков и тем, что они покрываются коркой извести, препятствующей свободному доступу воды.

При перемешивании воды с находящимся в ней карбидом кальция реакция происходит быстрее и равномернее.

Скорость реакции карбида кальция в воде зависит от чистоты карбида кальция и поверхности соприкосновения кусков карбида кальция с водой.

Скорость реакции карбида кальция в воде является весьма важным элементом, характеризующим качество карбида кальция. Для практических целей пользуются понятием продолжительности разложения.

Продолжительностью разложения считают время, в течение которого выделяется 98% от всего количества ацетилена, который может быть выделенным из карбида кальция, так как остаток разлагается очень медленно и не характеризует процесс разложения применительно к условиям работы ацетиленовых генераторов.

В таблице ниже приведены экспериментальные данные о продолжительности разложения карбида кальция в зависимости от размеров его кусков.

Размеры кусков, мм Пыль 2/4 5/8 8/15 15/25 25/50 50/80
Продолжительность разложения, мин. Несколько секунд 1,17 1,65 1,82 4,23 13,5 16,6

Следует, оговорить, что данные таблицы характеризуют лишь те образцы карбида кальция, с которыми были проведены опыты. Практически могут иметь место значительные отклонения, главным образом в сторону уменьшения скорости реакции.

Скорость разложения в значительной степени зависит от выхода ацетилена из карбида кальция. Чем ниже выход, тем меньше скорость реакции.

На диаграмме ниже показаны изменения в скорости разложения карбида кальция двух сортов с одинаковыми размерами кусков (25/50).

Диаграмма скорости разложения карбида кальция

При разложении 1 кг карбида кальция с выходом ацетилена 263 л/кг за первые 3 минуты выделяется 220 л ацетилена, а соответственно при выходе 226 л/кг — только 150 л.

Карбид кальция плюс азот

При температуре 1000°С карбид кальция, взаимодействуя с азотом, образует цианамид кальция. Уравнение реакции имеет следующий вид:

Эта реакция используется для промышленного производства цианамида кальция. Цианамид кальция применяется в качестве удобрения и как исходный продукт для получения цианидов.

Карбид кальция плюс водород

С водородом карбид кальция вступает в реакцию при температуре выше 2200°С с образованием ацетилена и металлического кальция. При высокой температуре карбид кальция восстанавливает большинство окислов металлов.

Хранение карбида кальция

После того как был получен карбид кальция хранение его допускается в специальных герметичных барабанах и специально оборудованных помещениях, но все это уже рассмотрено в статье о том, где и как хранить карбид кальция.

Что произойдет, если бросить карбид в воду?

Карбид — это химическое вещество, которое обладает способностью реагировать с водой с выделением газа. Возможно, вы слышали о таком явлении, как «карбидка». Но что на самом деле происходит, когда карбид попадает в воду?

Когда карбид погружается в воду, происходит химическая реакция, по которой образуется уксусная кислота и газ — ацетилен. Реакция происходит очень быстро и сопровождается выделением большого количества тепла. Газ ацетилен, который образуется при этой реакции, является очень горючим и взрывоопасным.

Интересно отметить, что выделение газа происходит так интенсивно, что при контакте карбида с водой может произойти небольшой взрыв. Поэтому при работе с карбидом необходимо быть очень осторожным и соблюдать все необходимые меры безопасности.

При взаимодействии карбида и воды происходит…

Сама реакция протекает следующим образом: когда карбид попадает в воду, образуется ацетилен и теплота. Ацетилен выделяется в виде пузырьков газа, которые поднимаются из воды и всплывают на поверхность. В результате этого процесса можно наблюдать сильное пение и выбросы газа.

Важно отметить, что данная реакция является опасной и недопустима для проведения в домашних условиях. Образующийся ацетилен является взрывоопасным газом, а также реакция сопровождается выделением гидроксида кальция, который может вызывать ожоги на коже и слизистых оболочках.

Поэтому для безопасности и предотвращения возможных последствий, взаимодействие карбида и воды следует проводить только в специальных условиях и с соблюдением всех необходимых мер предосторожности.

Васильевский потрошитель СПб: история убийств, легенды и расследование

Важно помнить! Любые химические эксперименты и реакции должны проводиться только в специально оборудованных лабораториях или при участии профессионалов, с соблюдением всех правил безопасности.

Химическая реакция

Когда карбид бросается в воду, происходит химическая реакция, приводящая к образованию двуокиси углерода (СО2) и диоксида кальция (CaO). Данная реакция иллюстрирует взаимодействие карбида кальция (CaC2) и воды (H2O):

CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2

Другими словами, при контакте карбида кальция с водой образуется ацетилен (C2H2) и гидроксид кальция (Ca(OH)2). Ацетилен является легко воспламеняющимся газом, который используется в различных промышленных процессах и в производстве сварочных газов.

Реакция между карбидом кальция и водой является экзотермической, то есть сопровождается выделением тепла. Это можно заметить по возникающему пламени при контакте карбида с водой.

Таким образом, бросание карбида в воду приводит к разнообразным химическим и физическим процессам, которые могут использоваться в различных индустриальных и научных целях.

Выделение газа

Реакция между карбидом и водой протекает следующим образом:

Карбид (CaC2) Вода (H2O) Реакция
CaC2 + 2H2O H2C2 + Ca(OH)2 Ацетилен (H2C2) + Гидроксид кальция (Ca(OH)2)

Выделение ацетилена происходит в результате реакции карбида с водой. Ацетилен может быть использован в различных областях, например, в сварке или в качестве источника освещения. Однако необходимо обращать внимание на его высокую воспламеняемость и принимать меры предосторожности при обращении с ним.

Изменение окружающей среды

Бросание карбида в воду вызывает несколько изменений в окружающей среде:

  • Взаимодействие карбида с водой приводит к химической реакции, в результате которой образуется ацетилен. Это газообразное вещество, которое может выйти на свободу и создать взрывоопасную среду.
  • Взрыв, вызванный ацетиленом, может привести к разрушению окружающих объектов и повреждению окружающей среды.
  • Также при взаимодействии карбида с водой образуются гидроксид кальция и углекислый газ. Гидроксид кальция, или пустотелик, является щелочным веществом, которое может негативно повлиять на водные экосистемы, если попадет в водоемы.
  • Углекислый газ, выделяющийся при реакции, может приводить к изменению pH воды и создавать проблемы для живых организмов, находящихся в водной среде.
  • Изменение окружающей среды и ее загрязнение в результате взаимодействия карбида с водой зависят от объема используемого карбида и количество воды.

Последствия лопнувшего флюса: опасность для устройств и здоровья

В целом, бросание карбида в воду может вызвать серьезные проблемы для окружающей среды, поэтому рекомендуется избегать таких действий и обратиться к более безопасным способам взаимодействия с этим веществом.

Возможность получения энергии

Ацетилен является очень энергетически насыщенным газом и может быть использован для различных целей. В прошлом он широко применялся в промышленности, особенно в сварочных работах.

Однако, на сегодняшний день использование ацетилена ограничено из-за его высокой взрывоопасности. Тем не менее, при правильном контроле и использовании специальных средств безопасности, ацетилен может быть использован в энергетических процессах.

Например, ацетилен может быть использован как топливо для автомобилей. Благодаря его высокому содержанию энергии, ацетилен может обеспечить мощный привод и длительную работу двигателя.

Также ацетилен может быть использован для генерации электроэнергии. Энергия, выделяющаяся при сгорании ацетилена, может быть использована для работы генератора, который производит электричество.

Возможность получения энергии при бросании карбида в воду делает этот эксперимент не только интересным научным явлением, но и привлекательным с точки зрения практического применения.

Опасность для окружающих

Если ацетилен накапливается в закрытом пространстве, например, в помещении или в трубопроводе, он может создать взрывоопасную ситуацию. Взрыв может привести к разрушению сооружений, пожарам и травмам.

Кроме того, при взаимодействии карбида с водой может образовываться карбидный кальций, который является раздражающим для кожи, глаз и органов дыхания. Вдыхание паров кальция также может вызывать различные заболевания и приводить к проблемам с дыхательной системой.

Медаль Жукова 2023: история, описание, назначение, процесс изготовления

Таким образом, бросание карбида в воду может иметь серьезные последствия для окружающих людей и окружающей среды. Поэтому не рекомендуется проводить такие эксперименты без необходимой подготовки и безопасных условий.

Использование в промышленности

Карбид кальция, проявляя свои уникальные химические свойства, нашел широкое применение в промышленности. Он используется в различных отраслях, включая металлургию, газовую и нефтяную промышленность, химическую и фармацевтическую промышленность.

В металлургии карбид кальция применяется как десульфуризатор – вещество, которое удаляет серу из жидкого металла. Он обладает способностью образовывать сульфид кальция (CaS), который легко выделяется из металла, улучшая его качество и свойства.

В газовой и нефтяной промышленности карбид кальция используется для генерации ацетилена. Ацетилен получают путем реакции между карбидом кальция и водой. Ацетилен является важным промежуточным продуктом в производстве органических соединений, пластика и резин.

Химическая промышленность активно использует карбид кальция в процессах синтеза органических соединений. Он может использоваться в производстве удобрений, пластмасс, каучука, в технологии очистки воды от биологических и химических загрязнений.

Фармацевтическая промышленность также нашла применение карбида кальция. Он используется для регулирования pH-уровня в процессе производства лекарственных препаратов, а также в процессах очистки и обеззараживания воды.

Таким образом, карбид кальция является важным и распространенным веществом в промышленности, имеющим широкий спектр применения.

Экологические последствия

Бросок карбида в воду может иметь серьезные экологические последствия. При взаимодействии карбида с водой происходит химическая реакция, в результате которой образуется ацетилен.

КАРБИДЫ

Карбиды — это соединения металлов и некоторых неметаллов (например, бора и кремния) с углеродом. Все они — твердые вещества, как правило, нерастворимые в воде и других растворителях. Многим из них свойственны большая твердость и термостойкость. Прочие свойства колеблются в широких пределах и зависят от особенностей строения и состава карбидов.

По типу химической связи карбиды подразделяют на ионные, ковалентные и металлоподобные.

Ионные карбиды образуют с углеродом элементы первых трех групп периодической системы и некоторые переходные металлы IV, V и VI групп. Среди них самый известный — карбид кальция СаС2, впервые полученный еще в 1862 г. немецким химиком Ф. Вёлером при нагревании сплава цинка и кальция с углем. Цвет технического карбида кальция может быть от светло-коричневого до бурого, а снаружи карбид обычно покрыт белым налетом оксида кальция СаО. Химически чистый, он бесцветен. Карбид кальция широко применяют в технике для получения ацетилена:СаС2 + 2Н20->Са (ОН) 2 + С2Н2

Не случайно карбид кальция и некоторые другие подобные ему соединения рассматривают как аце- тилениды — продукты замещения водорода в молекуле ацетилена на атомы металлов.

Разновидность ионных карбидов — многочисленные солеобразные карбиды, которые можно считать производными метана СН4, например карбиды бериллия Ве2С и алюминия А14Сз.

Иначе построены карбиды с ковалентной связью (ковалентные), типичным представителем которых можно считать карборунд — карбид кремния SiC. Его кристаллическая структура подобна структуре алмаза. Эти карбиды отличаются исключительно высокой твердостью, термостойкостью и химической стойкостью. Не случайно карборунд — один из первых искусственных минералов, производство которого налажено в промышленных масштабах. Его используют как огнеупорный и абразивный (для обработки поверхности изделий) материал. Подобными же свойствами обладает и карбид бора В4С.

Металлоподобные карбиды обычно построены как фазы внедрения атомов углерода в поры кристаллических решеток переходных металлов. Такое строение обусловливает, с одной стороны, их твердость и износостойкость, а с другой — отсутствие пластичности при обычных температурах, хрупкость и относительно невысокие прочие механические свойства. Карбиды этой группы хорошо проводят электричество, отсюда и их название — металлоподобные. Многие из них — сверхпроводники.

Важными для техники свойствами обладают сплавы титана, циркония, гафния, ниобия, тантала с углеродом. Так, сплав из 25% HfC и 75% ТаС имеет наиболее высокую температуру плавления (около 4000°С) из всех тугоплавких металлов и веществ. У металлоподобных карбидов большая химическая устойчивость к кислотам.

Высокая химическая стойкость карбидов используется, в частности, в химическом машиностроении и химической промышленности для изготовления трубопроводов, облицовки реакторов и т. д.

Карбиды в широком смысле слова —бинарные соединения углерода вообще.
Карбиды обычно характеризуются твердостью и хрупкостью кристаллов.

Горячепрессованные, не содержащие связки карбиды титана, циркония и гафния.
Карбид циркония при нагреве на воздухе ведет себя значительно хуже.

Способ 6. Взаимодействие карбидов с карбидами. Способ позволяет получить все двух- или многокомпонентные сложные карбиды.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *