- Estrutura
- Nomenclatura
- Propriedades
- Estado físico
- Peso molecular
- Ponto de fusão
- Ponto de ebulição
- Densidade
- Propriedades quimicas
- Obtendo
- Formulários
- Na produção de acetileno
- Na redução das emissões de CO
- Na obtenção de cianamida de cálcio
- Na indústria metalúrgica
- Em vários usos
- Uso descontinuado
- Riscos
- Referências
O carboneto de cálcio é um composto inorgânico constituído pelos elementos cálcio (Ca) e carbono (C). Sua fórmula química é CaC 2. É um sólido que pode ser incolor a amarelado ou branco acinzentado e até preto dependendo das impurezas que contém.
Uma de suas reações químicas mais importantes do CaC 2 é a que ocorre com a água H 2 O, na qual se forma acetileno HC≡CH. Por este motivo, é utilizado para obter acetileno industrialmente. Devido à mesma reação com a água, é usado para amadurecer frutos, em armas falsas e em sinalizadores navais.
Carboneto de cálcio sólido CaC 2. Ondřej Mangl / Domínio público. Fonte: Wikimedia Commons.
A reação do CaC 2 com a 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 o nitrogênio (N 2), o carboneto de cálcio forma cianamida de 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 carboneto, mas elas não são mais muito comuns porque são perigosas.
Estrutura
O carbureto de cálcio é um composto iónico e é constituída pelo ião de cálcio Ca 2+ e o carboneto ou acetileto de ião C 2 2-. O íon carboneto é composto de dois átomos de carbono unidos por uma ligação tripla.
Estrutura química do carboneto de cálcio. Autor: Hellbus. Fonte: Wikimedia Commons.
A estrutura cristalina de CaC 2 é derivado a partir do um cúbico (como o de cloreto de sódio NaCl), mas como o C 2 2- iões é alongado a estrutura torna-se 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 estiver contaminado com outros compostos pode ser branco amarelado ou acinzentado a preto.
Carboneto de cálcio CaC 2 com impurezas. Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Fonte: Wikimedia Commons.
Peso molecular
64,0992 g / mol
Ponto de fusão
2160 ºC
Ponto de ebulição
O CaC 2 ferve a 2300ºC com decomposição. O ponto de ebulição deve ser medido em atmosfera inerte, ou seja, sem oxigênio ou umidade.
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 o é.
O carboneto de cálcio CaC 2 com água forma acetileno HC≡CH, um composto inflamável. Kristina Kravets / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Fonte: Wikimedia Commons.
O carboneto de cálcio reage com o nitrogênio N 2 para formar a cianamida de cálcio CaCN 2:
CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C
Obtendo
O carboneto de cálcio é produzido industrialmente em forno elétrico a arco a partir de uma mistura de carbonato de cálcio (CaCO 3) e carbono (C) que é submetido a uma temperatura de 2.000 ° C. A reação é resumida assim:
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 elétrico é produzido entre dois eletrodos de grafite, que resistem às altas temperaturas que são formadas. É obtido um carboneto de cálcio com pureza de 80-85%.
Formulários
Na produção de acetileno
Industrialmente, a reacção de carboneto de cálcio com a água é usada para a produção de acetileno C 2 H 2.
CaC 2 + 2 H 2 O → HC≡CH + Ca (OH) 2
Este é o uso mais importante do carboneto de cálcio. Em alguns países, o acetileno é muito valorizado, pois permite a produção de policloreto de vinila, que é um tipo de plástico. Além disso, o acetileno é usado para soldagem em altas temperaturas.
Chama de acetileno HC≡CH para soldagem de metais em temperaturas muito altas. Autor: Shutterbug75. Fonte: Pixabay.
Na redução das emissões de CO
Os restos obtidos com a obtenção de acetileno a partir do CaC 2 (também chamados de "borra de carboneto de cálcio" ou "resíduos de carboneto de cálcio") são utilizados para a obtenção de clínquer ou concreto.
A lama de carboneto de cálcio tem um alto teor de hidróxido de cálcio (Ca (OH) 2) (cerca de 90%), algum carbonato de cálcio (CaCO 3) e tem um pH superior a 12.
Resíduos de carboneto de cálcio podem ser utilizados na atividade de construção para preparação de concreto, reduzindo assim a geração de CO 2 nesta indústria. Autor: Engin Akyurt. Fonte: Pixabay.
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.
Uma das atividades humanas que mais emitem CO 2 é a indústria da construção. O CO 2 é gerado ao ser liberado do carbonato de cálcio durante a reação para formar o concreto.
O uso de lodo de carboneto de cálcio para substituir o carbonato de cálcio (CaCO 3) reduz as emissões de CO 2 em 39%.
Na obtenção de cianamida de cálcio
O carboneto de cálcio também é usado industrialmente para obter cianamida de cálcio CaCN 2.
CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C
A cianamida de cálcio é usada como fertilizante, pois com a água do solo se transforma em cianamida H2N = C = N, que fornece nitrogênio às plantas, um nutriente essencial para elas.
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 produz sulfeto de cálcio CaS e carbono C:
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, de onde é decantado e descartado.
Em vários usos
O carboneto de cálcio tem sido usado para remover o enxofre do ferro. Também como combustível na produção de aço e como poderoso desoxidante.
É usado para amadurecer frutas. O acetileno é gerado a partir do carboneto de cálcio com água, que induz o amadurecimento de frutas, como a banana.
As bananas podem ser amadurecidas com carboneto de cálcio CaC 2. Autor: Alexas Fotos. Fonte: Pixabay.
O carboneto de cálcio é usado em armas falsas para causar o barulho de explosão que as caracteriza. Aqui também é utilizada a formação de acetileno, que explode com uma faísca dentro do aparelho.
CaC 2 é usado para gerar sinais offshore em foguetes navais de auto-ignição.
Uso descontinuado
O CaC 2 tem sido usado nas chamadas lâmpadas de carboneto. O funcionamento destes consiste em pingar água sobre o carboneto de cálcio para formar acetileno, que se inflama e assim fornece luz.
Essas lâmpadas eram utilizadas em minas de carvão, mas seu uso foi descontinuado devido à presença do gás metano CH 4 nessas minas. Este gás é inflamável e a chama da lâmpada de carboneto pode causar inflamação ou explosão.
Lâmpada de carboneto de cálcio CaC 2. SCEhardt / domínio público. Fonte: Wikimedia Commons.
Eles foram amplamente usados em minas de ardósia, cobre e estanho, e também nos primeiros automóveis, motocicletas e bicicletas, 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 ele rapidamente forma acetileno, o que de fato é.
Para extinguir um incêndio na presença de CaC 2, nunca use extintores de água, espuma, dióxido de carbono ou halogênio. Deve-se usar areia ou hidróxido de sódio ou cálcio.
Referências
- Ropp, RC (2013). Grupo 14 (C, Si, Ge, Sn e Pb) Compostos Alcalinos Terrestres. Carbonetos de Cálcio. Em Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Recuperado de sciencedirect.com.
- Pohanish, RP (2017). C. Carbeto de Cálcio. In Handbook of Toxic and Hazardous Chemicals and Carcinogens (Sétima Edição). Recuperado de sciencedirect.com.
- Sun, H. et al. (2015). Propriedades do resíduo de carboneto de cálcio quimicamente queimado e sua influência nas propriedades do cimento. Materials 2015, 8, 638-651. Recuperado de ncbi.nlm.nih.gov.
- Nie, Z. (2016). Avaliação de eco-materiais e ciclo de vida. Estudo de caso: Análise da Emissão de CO 2 de Clínquer de Lodo de Carbeto de Cálcio. Em Manufatura Verde e Sustentável de Material Avançado. Recuperado de sciencedirect.com.
- Crundwell, FK et al. (2011). Refinando o ferroníquel fundido. Remoção de enxofre. Em Metalurgia Extrativa de Níquel, Cobalto e Metais do Grupo Platina. Recuperado de sciencedirect.com.
- Tressler, RE (2001). Cerâmicas Estruturais e Termoestruturais. Carbonetos. Na Enciclopédia de Ciência e Tecnologia de Materiais. Recuperado de sciencedirect.com.
- Cotton, F. Albert e Wilkinson, Geoffrey. (1980). Química Inorgânica Avançada. Quarta edição. John Wiley & Sons.