कैल्शियम कार्बाइड (CAC2): संरचना, गुण, उत्पादन, उपयोग - रसायन विज्ञान - 2025

कैल्शियम कार्बाइड एक अकार्बनिक तत्व कैल्शियम (सीए) और कार्बन (सी) से मिलकर यौगिक है। इसका रासायनिक सूत्र सीएसी _{2 है} । यह एक ठोस रंग है जो पीले या भूरे सफेद रंग के लिए रंगहीन हो सकता है, और यहां तक ​​कि इसमें मौजूद अशुद्धियों के आधार पर काला भी हो सकता है।

सीएसी ₂ की सबसे महत्वपूर्ण रासायनिक प्रतिक्रियाओं में से एक है जो कि पानी एच ₂ ओ के साथ होता है, जिसमें यह एसिटिलीन एचसीएचसीएच बनाता है। इस कारण इसका उपयोग औद्योगिक रूप से एसिटिलीन प्राप्त करने के लिए किया जाता है। पानी के साथ समान प्रतिक्रिया के कारण, इसका उपयोग फलों को पकाने के लिए किया जाता है, झूठी बंदूकों में और नौसैनिक फ्लेयर्स में।

ठोस कैल्शियम कार्बाइड CaC ₂ । Ond Oej मंगल / सार्वजनिक डोमेन। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

पानी के साथ सीएसी ₂ की प्रतिक्रिया भी क्लिंकर (सीमेंट का एक घटक) तैयार करने के लिए एक उपयोगी कीचड़ पैदा करती है, जो सीमेंट उत्पादन की पारंपरिक विधि की तुलना में कम कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ ₂) का उत्पादन करती है।

नाइट्रोजन (एन ₂) के साथ, कैल्शियम कार्बाइड कैल्शियम सायनामाइड बनाता है, जिसका उपयोग उर्वरक के रूप में किया जाता है। कुछ धातु मिश्र धातुओं से सल्फर निकालने के लिए सीएसी _{2 का} भी उपयोग किया जाता है।

कुछ समय पहले सीएसी ₂ का इस्तेमाल तथाकथित कार्बाइड लैंप में किया गया था, लेकिन ये अब बहुत आम नहीं हैं क्योंकि ये खतरनाक हैं।

संरचना

कैल्शियम कार्बाइड एक आयनिक यौगिक है और यह कैल्शियम आयन Ca ²⁺ और कार्बाइड या एसिटाइलाइड आयन ₂ ^{2- 2- से बना है} । कार्बाइड आयन दो कार्बन परमाणुओं से बना है जो एक ट्रिपल बॉन्ड में शामिल होता है।

कैल्शियम कार्बाइड की रासायनिक संरचना। लेखक: हेलबस स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

सीएसी ₂ की क्रिस्टलीय संरचना घन एक (सोडियम क्लोराइड NaCl की तरह) से ली गई है, लेकिन जैसे ही सी ₂ ^2- आयन लम्बी होती है, संरचना विकृत हो जाती है और टेट्रागोनल बन जाती है।

शब्दावली

• कैल्शियम कार्बाइड
• कैल्शियम कार्बाइड
• कैल्शियम एसीटाइड

गुण

भौतिक अवस्था

क्रिस्टलीय ठोस है कि जब शुद्ध रंगहीन होता है, लेकिन अगर यह अन्य यौगिकों से दूषित होता है, तो यह पीले से सफेद या भूरे से काला हो सकता है।

कैल्शियम कार्बाइड सीएसी ₂ अशुद्धियों के साथ। Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

आणविक वजन

64.0992 ग्राम / मोल

गलनांक

2160 ºसी

क्वथनांक

अपघटन के साथ 2300ºC पर सीएसी ₂ फोड़े। उबलते बिंदु को एक अक्रिय वातावरण के तहत मापा जाना चाहिए, अर्थात्, ऑक्सीजन या नमी के बिना।

घनत्व

२.२२ ग्राम / सेमी ^३

रासायनिक गुण

एसिटिलीन HC andCH और कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड Ca (OH) ₂ बनाने के लिए कैल्शियम कार्बाइड पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है:

सीएसी ₂ + 2 एच ₂ ओ → एचसीएचसीएच + सीए (ओएच) ₂

एसिटिलीन ज्वलनशील है, इसलिए आर्द्रता की उपस्थिति में सीएसी ₂ ज्वलनशील हो सकता है। हालांकि, जब यह सूखा है तो यह नहीं है।

कैल्शियम कार्बाइड CaC ₂ पानी के साथ एसिटिलीन HC,CH, एक ज्वलनशील यौगिक। क्रिस्टीना क्रावेट्स / सीसी बाय-एसए (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

नाइट्रोजन एन के साथ कैल्शियम कार्बाइड प्रतिक्रिया ₂ प्रपत्र कैल्शियम cyanamide cacn को ₂:

सीएसी ₂ + एन ₂ → सीएसीएन ₂ + सी

प्राप्त

कैल्शियम कार्बाइड को औद्योगिक रूप से एक विद्युत चाप भट्टी में उत्पादित किया जाता है जो कैल्शियम कार्बोनेट (CaCO ₃) और कार्बन (C) के मिश्रण से शुरू होता है जो 2000 ° C के तापमान के अधीन होता है। प्रतिक्रिया को इस तरह संक्षेप में प्रस्तुत किया गया है:

CaCO ₃ + 3 सी → सीएसी ₂ + CO ↑ + CO ₂ ↑

या यह भी:

सीएओ + 3 सी → सीएसी ₂ + सीओ →

एक इलेक्ट्रिक आर्क भट्टी में, दो ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड के बीच बिजली का एक चाप उत्पन्न होता है, जो बनने वाले उच्च तापमान का विरोध करता है। 80-85% शुद्धता के साथ एक कैल्शियम कार्बाइड प्राप्त होता है।

अनुप्रयोग

एसिटिलीन के उत्पादन में

अप्रत्यक्ष रूप से, पानी के साथ कैल्शियम कार्बाइड की प्रतिक्रिया का उपयोग एसिटिलीन सी ₂ एच ₂ का उत्पादन करने के लिए किया जाता है ।

सीएसी ₂ + 2 एच ₂ ओ → एचसीएचसीएच + सीए (ओएच) ₂

यह कैल्शियम कार्बाइड का सबसे महत्वपूर्ण उपयोग है। कुछ देशों में, एसिटिलीन अत्यधिक मूल्यवान है, क्योंकि यह पॉलीविनाइल क्लोराइड के उत्पादन की अनुमति देता है, जो एक प्रकार का प्लास्टिक है। इसके अलावा, एसिटिलीन का उपयोग उच्च तापमान पर वेल्डिंग के लिए किया जाता है।

बहुत उच्च तापमान पर वेल्डिंग धातुओं के लिए एचसीसीएच एसिटिलीन लौ। लेखक: शटरबग 75 स्रोत: पिक्साबे

सीओ उत्सर्जन को कम करने में

सीएसी ₂ (जिसे "कैल्शियम कार्बाइड कीचड़" या "कैल्शियम कार्बाइड अवशेष" भी कहा जाता है) से एसिटिलीन प्राप्त करने से प्राप्त अवशेषों का उपयोग क्लिंकर या कंक्रीट प्राप्त करने के लिए किया जाता है।

कैल्शियम कार्बाइड मिट्टी में कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड (Ca (OH) ₂) (लगभग 90%), कुछ कैल्शियम कार्बोनेट (CaCO ₃) की उच्च सामग्री होती है और इसका pH 12 से अधिक होता है।

कंक्रीट तैयार करने के लिए निर्माण गतिविधि में कैल्शियम कार्बाइड अवशेषों का उपयोग किया जा सकता है, इस प्रकार इस उद्योग में सीओ ₂ की पीढ़ी को कम किया जा सकता है। लेखक: एंगिन एक्यूरेट स्रोत: पिक्साबे

इन कारणों के लिए, यह SiO ₂ या Al ₂ O _{3 के} साथ प्रतिक्रिया कर सकता है, सीमेंट हाइड्रेशन प्रक्रिया द्वारा प्राप्त उत्पाद के समान।

मानव गतिविधियों में से एक जो सीओ ₂ उत्सर्जन का सबसे अधिक उत्पादन करता है वह निर्माण उद्योग है। सीओ ₂ कंक्रीट बनाने के लिए प्रतिक्रिया के दौरान कैल्शियम कार्बोनेट से जारी किया जाता है।

कैल्शियम कार्बोनेट (CaCO ₃) को बदलने के लिए कैल्शियम कार्बाइड कीचड़ का उपयोग करना सीओ ₂ उत्सर्जन को 39% तक कम करना पाया गया है ।

कैल्शियम सायनामाइड प्राप्त करने में

कैल्शियम सायनामाइड CaCN ₂ प्राप्त करने के लिए कैल्शियम कार्बाइड का उपयोग औद्योगिक रूप से भी किया जाता है ।

सीएसी ₂ + एन ₂ → सीएसीएन ₂ + सी

कैल्शियम साइनामाइड का उपयोग उर्वरक के रूप में किया जाता है, क्योंकि मिट्टी के पानी के साथ यह साइनामाइड एच 2 एन = सी = एन में परिवर्तित हो जाता है, जो पौधों को नाइट्रोजन प्रदान करता है, उनके लिए एक आवश्यक पोषक तत्व है।

धातुकर्म उद्योग में

कैल्शियम कार्बाइड का उपयोग फेरोनिकेल जैसे मिश्र धातुओं से सल्फर को हटाने के लिए किया जाता है। सीएसी ₂ को पिघला हुआ मिश्र धातु के साथ 1550 डिग्री सेल्सियस पर मिलाया जाता है। सल्फर (एस) कैल्शियम कार्बाइड के साथ प्रतिक्रिया करता है और कैल्शियम सल्फाइड सीएएस और कार्बन सी का उत्पादन करता है:

सीएसी ₂ + एस → 2 सी + सीएएस

अगर मिश्रण कुशल है और मिश्र धातु में कार्बन सामग्री कम है तो सल्फर हटाने का पक्ष लिया जाता है। कैल्शियम सल्फाइड सीएएस पिघले हुए मिश्र धातु की सतह पर तैरता है जहां से इसे हटा दिया जाता है और छोड़ दिया जाता है।

विभिन्न उपयोगों में

सल्फर को लोहे से निकालने के लिए कैल्शियम कार्बाइड का उपयोग किया गया है। स्टील के उत्पादन में ईंधन के रूप में और शक्तिशाली डीऑक्सिडाइज़र के रूप में भी।

इसका उपयोग फलों को पकने के लिए किया जाता है। एसिटिलीन पानी के साथ कैल्शियम कार्बाइड से उत्पन्न होता है, जो केले जैसे फलों के पकने को प्रेरित करता है।

कैल्शियम कार्बाइड सीएसी ₂ का उपयोग करके केले को पकाया जा सकता है । लेखक: एलेक्सा फोटोज स्रोत: पिक्साबे

कैल्शियम कार्बाइड का इस्तेमाल डमी बंदूकों में किया जाता है, जिससे तेज धमाके की आवाज पैदा होती है। यहां भी एसिटिलीन के गठन का उपयोग किया जाता है, जो डिवाइस के अंदर एक चिंगारी के साथ फट जाता है।

सीएसी ₂ का उपयोग आत्म-प्रज्वलित नौसैनिक फ्लेयर्स में सिग्नल ऑफशोर उत्पन्न करने के लिए किया जाता है।

उपयोग बंद कर दिया

सीएसी ₂ का उपयोग तथाकथित कार्बाइड लैंप में किया गया है। इन के संचालन में एसिटिलीन बनाने के लिए कैल्शियम कार्बाइड पर पानी टपकता है, जो प्रज्वलित होता है और इस तरह से प्रकाश प्रदान करता है।

इन खानों का उपयोग कोयला खदानों में किया जाता था, लेकिन इन खानों में मीथेन गैस सीएच ₄ की उपस्थिति के कारण उनका उपयोग बंद कर दिया गया था । यह गैस ज्वलनशील होती है और कार्बाइड लैंप से निकलने वाली ज्वाला इसे प्रज्वलित या विस्फोट कर सकती है।

सीएसी ₂ कैल्शियम कार्बाइड दीपक । SCEhardt / सार्वजनिक डोमेन। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

वे व्यापक रूप से स्लेट, तांबे और टिन रॉक खानों में उपयोग किए जाते थे, और शुरुआती ऑटोमोबाइल, मोटरसाइकिल और साइकिल में हेडलाइट्स या हेडलाइट्स के रूप में भी।

वर्तमान में उन्हें बिजली के लैंप या यहां तक ​​कि एलईडी लैंप से बदल दिया गया है। हालांकि, वे अभी भी बोलीविया जैसे देशों में, पोटोसी की चांदी की खानों में उपयोग किए जाते हैं।

जोखिम

सूखी कैल्शियम कार्बाइड सीएसी ₂ ज्वलनशील नहीं है, लेकिन नमी की उपस्थिति में यह जल्दी से एसिटिलीन बनाता है, जो यह है।

सीएसी ₂ की उपस्थिति में आग बुझाने के लिए , पानी, फोम, कार्बन डाइऑक्साइड या हलोजन एक्सटिंग्यूशर का उपयोग कभी न करें। रेत या सोडियम या कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड का उपयोग किया जाना चाहिए।

संदर्भ

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