碳化钙

(重定向自电石

碳化钙(英语:Calcium carbide),又称乙炔钙化学式为CaC2,是电石(又称电土)的主要成分。电石是一种呈绿色或灰黑色的粉末或块状固体,带有大蒜味,工业上常用电石与混合制取乙炔气体;亦被应用于冶炼工业,作为还原剂和脱硫剂。碳化钙遇水易燃,如向其加入过量的,会生成氢氧化钙(Ca(OH)2)和乙炔(C2H2)。

碳化钙
IUPAC名
Calcium acetylide
乙炔钙
系统名
Calcium ethynediide
别名 电石
识别
CAS号 75-20-7  checkY
PubChem 6352
ChemSpider 6112
SMILES
 
  • [Ca+2].[C-]#[C-]
InChI
 
  • 1/C2.Ca/c1-2;/q-2;+2
InChIKey UIXRSLJINYRGFQ-UHFFFAOYAI
性质
化学式 CaC2
摩尔质量 64.099 g/mol g·mol⁻¹
外观 白色粉末至灰黑色晶体
密度 2.22 g/cm3
熔点 2160 °C(2433 K)
沸点 2300 °C(2573 K)
溶解性 分解
结构
晶体结构 四方 [1]
空间群 D174h, I4/mmm, tI6
配位几何 6
热力学
ΔfHm298K −63 kJ·mol−1
S298K 70 J·mol−1·K−1
危险性
NFPA 704
3
3
2
W
闪点 305 °C (乙炔)
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。
电石
碳化钙化学试剂
CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2
CaC2 + H2O → CaO+C2H2

制法

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电石可由生石灰(氧化钙)与混合后在电炉中加热至约2000 °C反应制得。

CaO + 3C → CaC2 + CO

对人体健康危害

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碳化钙如直接与眼睛接触,可能会引致流泪、结膜发红等不适情况。亦有可能会导致眼睛表面轻微磨损。如吸入碳化钙可引致剧烈咳嗽及鼻痛,对部分人会造成肺部损害;碳化钙气雾则可引致上呼吸道严重不适。如误服可导致肠胃不适,亦可能会损害肝脏及肾脏等器官。如碳化钙液体接触到湿润的皮肤,会刺激及灼伤皮肤。

生活应用

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(1)电石与水反应生成的乙炔可以合成许多有机化合物例如:合成橡胶人造树脂丙酮烯酮炭黑等;同时乙炔一氧焰广泛用于金属的焊接和切割。

(2)加热粉状电石与氮气时,反应生成氰氨化钙,即石灰氮: CaC2 + N2 → CaCN2 + C , ΔH = -296kJ/mol 石灰氮是制备氨基氰的重要原料。加热石灰氮 与食盐反应生成的熔体用于采金及有色金属工业。

(3)电石本身可用于钢铁工业的脱硫剂。

(4)生产聚氯乙烯(PVC),电石法生产聚氯乙烯利用电石(碳化钙CaC2),遇水生成乙炔(C2H2),将乙炔与氯化氢(HCl)合成制出氯乙烯单体(CH2=CHCl),再通过聚合反应使氯乙烯生成聚氯乙烯—[CH2—CHCl]n—的化学反应方法。

(5)旧时矿工下矿,将电石放入铁罐之中利用生成的乙炔(C2H2)制作成电石灯。

磺火捕鱼

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磺火捕鱼又称“蹦火仔”、“蹦鱼”或“磺仔火捕鱼”,在1930~1940年代的台湾(金山野柳石门一带)颇为盛行,主要利用电石(电土、电火石、磺石)加水产生乙炔气体,一点火就会发出强光及响声,再利用鱼强烈之趋光性,吸引在海表层洄游之青鳞鱼(青鳞仔,俗称沙丁鱼的一种)等鱼群聚集,最后将火光渐渐熄灭引鱼群进入网(叉手网焚寄网)内。每年5月至8月是捕捞的青鳞鱼的季节,这种“喷火船”捕鱼法据说是全世界唯一,在台湾已有70、80年的历史,全盛时期有二十多艘,受到气候、环境变迁(作业辛苦,收入也不固定,一年只能捕四个月,只能捕获表层较低经济价值的青麟鱼及电石成本较高)的影响,造成磺火捕捞法慢慢失传的原因,目前全台仅剩四艘作业渔船(新北市金山区磺港)。每日天黑至隔日凌晨3~4点,观众或摄影者不需要上船欣赏,从海岸边便能观看渔民引火诱鱼再捕捞过程,尤其是成千上万的鱼群,随着火光及点火“蹦”的一声瞬间疯狂冲出海面,场景更是壮观且具视觉美感。

电石灯

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点亮电石灯

电石灯,英文称为 Carbide lamps 或 acetylene gas lamps,又称为“电土灯”、“水火灯”、“瓦斯灯”[2],是一种利用碳化钙与水产生乙炔来燃烧的灯具。在电灯未普及的年代,由于它不容易被强风吹熄所以经常被用在户外场合,如夜间户外照明、携带式铁路号志灯(合図灯)、灯塔、汽车和自行车头灯等。

水果催熟

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电石在接触到水或潮湿的空气时会产生乙炔。电石催熟,操作简单,但其用量无法正确的掌握,因电石在催熟48小时以后仍然无法完全溶解,使用者大都只凭经验使用,且果实在靠近电石的地方容易有灼伤的现象发生,甚至有发生爆炸的危险。

电石催熟的方法为将纸箱内层敷上水泥纸,后将电石以报纸包上置于纸箱之最下层,电石的用量约200公克配20公斤果实,再将硬熟的果实置于箱内后以水泥纸包扎密封,不可漏气。纸箱之上方以棉被或布袋覆盖,视品种之不同,经48~72小时后即可完成催熟的作业,催熟率可达 90%以上。此种方法效果稳定,适用于小量果实之催熟处理。

如数量多时,可以透气之塑胶笼盛装硬熟果,地面垫上水泥柱或木材数支,其尺寸约12×15公分.长度不拘,将电石以报纸包扎置于两支水泥柱之中问,后将盛装的硬熟果笼置于柱上,高度三层笼高(约120公分),依序排列,四周以棉被或布袋或催熟专用之催熟被覆盖,必须注意覆盖得密不通风,但切忌使用不透气的资材如塑胶布类覆盖,以免妨碍水分之蒸发而影响催熟之效果,如此视品种及成熟度之不同,经48~72小时之催熟后即可达到转色、软熟而具有商品价值。

现在商业上已改为将水果放到冷藏库,控制在17摄氏度的温度,用食用酒精催熟,约7天后即变熟可出货上市,此法较电土来得安全、低成本[3]。因电石催熟法的危险性,印度等国家规定禁止用碳化钙进行催熟,但是仍有人尝试以此种方式进行水果催熟。

玩具炮

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大爆炸加农炮(Big-Bang Cannon)是20世纪初(1912年)美国上市的一种安全玩具大炮,目前仍在生产,它是利用碳化钙与化学反应乙炔气体产生犹如真实大炮的声响。

参考

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  1. ^ Massalimov, I. A.; Kireeva, M. S.; Sangalov, Yu. A. Structure and Properties of Mechanically Activated Barium Peroxide. Inorganic Materials. 2002, 38 (4): 363. doi:10.1023/A:1015105922260. 
  2. ^ 臺灣月刊雙月電子報99年4月號目錄-【懷舊系列】之7-電土燈. [2013-08-01]. (原始内容存档于2013-10-14). 
  3. ^ 电土催熟香蕉引爆炸 专家:太落伍了
  • 《绿十字》第十八卷,第一期,2008年一月二月,第31-32页(化学品安全资料简表),香港职业安全健康局

外部链接

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