Химический состав карбида. Что такое карбиды, их роль в производстве и свойства

Водородные соединения углерода

Химические свойства углерода.

В обычных условиях углерод (особенно алмаз) очень инертен и вступает во взаимодействие только с очень энергичными окислителями. При нагревании химическая активность углерода повышается. В аморфном виде уголь и кокс легко горят на воздухе, образуя углекислый газ CO 2 . При недостатке кислорода углерод окисляется только до СО. Алмаз способен гореть лишь в чистом кислороде при 700 - 800ºС. Эта способность углерода окисляться при нагревании используется при восстановлении многих металлов из их оксидов.

C + 2F 2 = CF 4 ; C + O 2 = CO 2 ; 2C + O 2 = 2CO;

C другими галогенами углерод непосредственно не соединяется, а соответствующие соединения получают косвенным путем. Четыреххлористый углерод получают пропусканием хлора через сероуглерод при 60ºС в присутствии катализатора FeS: CS 2 + 2Cl 2 = CCl 4 + 2S.

При высокой температуре углерод взаимодействует с серой, азотом и кремнием:

C + 2S = CS 2 ; 2C + N 2 = C 2 N 2 или (СN) 2 ; C + Si = SiC (2000ºС).

С металлами углерод реагирует при высоких температурах, образуя карбиды. Карбиды также можно получить при взаимодействии угля с оксидами металлов:

3C + CaO = CaC 2 + CO.

Углерод взаимодействует, как восстановитель, и с оксидами других металлов при нагревании: C + 2PbO = 2Pb + CO 2 .

Углерод растворяется только в кислотах-окислителях при нагревании:

С + 2H 2 SO 4 (конц.) = CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O;

C + 4HNO 3 (конц.) = CO 2 + 4NO 2 + 2H 2 O.

Углеводороды являются достаточно стабильными, так как перекрывание малых по размеру валентных орбиталей велико, различие в электроотрицательностях углерода и водорода мало, поэтому образуются прочные ковалентные связи С−Н.

Прямой синтез метана (простейшего углеводорода) можно осуществить только в присутствии катализатора, например мелкодисперсного никеля. Разнообразие углеводородных соединений объясняется способностью углерода к образованию бесконечных линейных и разветвленных цепочек (−С−С−, >С=С< и −C≡C−) замыканию их в циклы с одинарными или кратными связями между атомами углерода как в гомоатомных, так и в гетероатомных соединениях (ароматические соединения с делокализованными π-связями).

Сам метан не реагирует с водой, кислотами и щелочами, с кислородом взаимодействует только при поджигании. Ненасыщенные углеводороды являются более реакционноспособными, чем углеводороды ряда метана. Их примеси могут служить причиной самовоспламенения болотного газа (метана) в природных условиях.

С менее электроотрицательными элементами углерод образует соединения, которые называют карбидами. Их можно разделить на 3 группы.

Ионно-ковалентные карбиды (солеподобные) – к ним относят метаниды и ацетилениды. Метаниды можно рассматривать как производные метана, содержащие ион С −4 , например карбид бериллия Be 2 C или карбид алюминия Al 4 C 3 . Это тугоплавкие кристаллические вещества, которые реагируют с разбавленными кислотами с выделением метана:

Al 4 C 3 + 12HCl = 4AlCl 3 + 3CH 4 .

Ацетилениды - производные ацетилена состава М +1 2 С 2 , М +2 С 2 и М +3 2 (С 2) 3 , содержат ион С 2 −2 (где М – это s- и d-металлы I и II группы периодической системы или Al +3). Ацетилениды детонируют даже в сухом виде, разлагаются водой и разбавленными кислотами:

CaC 2 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + C 2 H 2 .

Солеподобные карбиды получают при взаимодействии оксидов металлов с графитом при высокой температуре:

CaO + 3C = CaC 2 + CO; 2 Al 2 O 3 +9C = Al 4 C 3 + 6CO.

Ацетилениды можно получить обменным взаимодействием ацетилена с солью соответствующего металла.

Металлоподобные карбиды – это карбиды d-металлов IV – VIII групп нестехиометрического состава, который изменяется в широких пределах; проявляют металлические свойства: металлический блеск, высокую твердость, высокие температуры плавления. Карбиды титана, ванадия, ниобия, молибдена и вольфрама характеризуются еще и высокой коррозионной устойчивостью.

Металлоподобные карбиды получают непосредственным взаимодействием металлов или их оксидов с углеродом в электропечах при высокой температуре:

3Fe + C = Fe 3 C; V 2 O 5 + 7C = 2VC + 5CO.

Карбиды состава M 3 C (где металл имеет небольшой радиус) термически и химически менее устойчивы, например, разлагаются разбавленными кислотами, выделяя смесь углеводородов с достаточно длинными цепями.

Ковалентные карбиды с атомной кристаллической решеткой – B 4 C и SiC – продукты частичного замещения атомов углерода в структуре алмаза на атомы бора или кремния. Карбид бора очень тверд, царапает алмаз, химически достаточно инертен. Карборунд по твердости близок к алмазу, но более хрупок, химически стоек и окисляется кислородом только при температуре свыше 1000ºС. При сплавлении со щелочью в присутствии кислорода карборунд разрушается с образованием карбоната и силиката. SiC растворяется только в смеси концентрированных плавиковой и азотной кислот, в царской водке.

Такие карбиды получают в электропечах при очень высокой температуре из смесей соответственно SiO 2 или B 2 O 3 с коксом, графитом или сажей.

Применение. Металлические карбиды придают сталям и чугунам твердость, износоустойчивость. Карбиды вольфрама и тантала используют для изготовления режущих инструментов и получения сверхтвердых сплавов. Карборунд используют как абразивный материал, как компонент огнеупорных материалов, в качестве стержней сопротивления в электронагревательных приборах.

Карбид

(Carbidkohie, carbone de recuit) - представляет собой определенное химическое соединение железа с углеродом, соответствующее формуле Fe 3 С 4 , встречается в хорошо отпущенной стали. С давних времен было известно, что углерод в чугуне находится в двух различных видах: а) в виде графита, выделяющегося при медленном остывании чугуна, и б) в виде углерода, химически связанного с железом. Благодаря работам Ринмана, Карстена, Карона, Оккермана и др., которые занимались исследованием свойств закаленной и незакаленной стали, оказалось, что соединенный углерод в этих разных состояниях стали находится в двух видах. Один из них, находящийся в хорошо закаленной стали, при обработке холодной и разбавленной серной или соляной кислотой почти весь дает углеводороды или растворяется; другой, находящийся в хорошо отпущенной стали, оставляет при подобной обработке довольно значительный осадок аморфного углерода, который исчезает только при продолжительном кипячении. Первый из них назван закаливающим углеродом (Hartungskohle), а второй - цементирующим углеродом (Cementkohle). Карон утверждал, что цементирующий углерод представляет собою углерод свободный, который вступает в соединение с железом, т. е. переходит в закаливающий углерод, только под действием быстрого охлаждения или ударов молота. Профессор Мюллер, подвергая сталь действию разбавленной серной кислоты в атмосфере светильного газа, нашел, что закаливающий углерод обратился в углеводород, а остаток представлял особое твердое вещество, обладающее магнитными свойствами и состоящее, главным образом, из железа и углерода; кроме того, от ½ до 1% воды и небольшое количество фосфора. Содержание углерода в этих остатках колебалось от 6,6-7,7. Одновременно с ним занимались этим вопросом английские ученые Абель и М. Деринг и пришли тоже к аналогическим результатам. При своих исследованиях они употребляли раствор хромовой кислоты, состоящий из 90 гр. серной кислоты в смеси со 100 гр. двухромокалиевой соли. Они пришли к следующему заключению: а) что в незакаленной или хорошо отпущенной стали углерод распределяется равномерно по всей массе в виде определенного химического соединения с железом, карбида, которого состав Fe 3 С 4 ; б) что в закаленной стали углерод находится в аморфном состоянии и не представляет никакого определенного соединения с железом. Если отпустить закаленную сталь, то углерод из аморфного состояния переходит опять в соединение с железом в виде К. При медленном остывании куска стали, нагретого до высокой температуры, образуется К. и распределяется равномерно в остальной массе железа. При быстром же охлаждении стали - это соединение не может образоваться. Наконец, Осмонд и Верт, хотя другим путем, пришли тоже к тому же результату. Выделяя из стали углеродистое соединение по способу Вайльса, т. е. разлагая кусок стали при помощи гальванического тока, они получили осадок, который состоял из маленьких микроскопических блесточек, притягиваемых магнитом и, как показал анализ, состоял из железа, углерода и некоторого количества воды. Это то же самое соединение углерода с железом, которое Абель назвал К., Caron - цементирующим углеродом, Осмонд и Верт - углеродом отжига (Glühkohle), Ледебур - углеродом нормального углеродистого соединения (gewöhnliche Carbidkohle); Сорби в своих микроскопических исследованиях - перламутровой составной частью (pearly constituent of iron), a Howe - перлитом (Perlyte), наконец, Веддинг - кристаллическим железом (Krystalleisen). Из своих микроскопических исследований Осмонд и Верт пришли к убеждению, что К., распределяясь равномерно в стали, образует в массе металла сплошную сетку, в промежутках которой помещается металлическое железо. По их мнению, сталь образована из маленьких многогранных гранул мягкого железа, окруженного углеродистым железом, т. е. из отдельных ячеек, которых ядро составляет мягкое железо, а оболочку К. Этот К. служит вместе с тем цементом, т.е. связующим веществом, для соседних ячеек. В закаленной стали блестки К. находятся в незначительном количестве и в разъединенном состоянии, и уже в этом случае К. не играет роли оболочки, а является равномерно распределенным во всей массе стали. Как при большинстве химических явлений, так и здесь при образовании К. или перехода его в углерод закала замечаем поглощение или выделение тепла (см. Рекалесценция), что имеет место приблизительно около 700°. Таким образом, К. представляет определенное соединение, выделяющееся при медленном и постепенном охлаждении стали (нагретой до светло-красного каления) между 700° и 600°; по мнению Осмонда, он распределяется в виде сетки, окаймляющей зерна мягкого железа, хотя, по Веддингу и Ледебуру, наоборот, это углеродистое железо распределяется в массе стали в виде зерен.

Литература: "Comptes Rendus" (т. LVI, стр. 43-211); "Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure" (т. XXII, стр. 385); "Stahl und Eisen" (1888, т. VIII, стр. 291); "Metallurgy of Steel"; M. Howe; "Stahl und Eisen" (1885, т. V, стр. 489; 1886, стр. 379; 1887, стр. 448; 1888, стр. 369); "Горный журнал" (1886, т. III, стр. 138; 1886, № 9; 1888, № 2 и 1889, № 1); Osmond, "Trasformation du Fer et du Carbonne dans les fers"; Osmond et Werth, "La theorie cellulaire des proprietés de l"acier" (в "Ann. des Mines", 1885, т. 8, стр. 5); F. Abel, "Carbon in Steel" (в "Engineering", 1886, т. XXXIV, стр.150).

А. Ржешотарский. Δ.

Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. - С.-Пб.: Брокгауз-Ефрон . 1890-1907 .

Смотреть что такое "Карбид" в других словарях:

Зловонное вещество с чрезвычайно сильным удушливым запахом; соединение железа с углеродом. Полный словарь иностранных слов, вошедших в употребление в русском языке. Попов М., 1907. карбид карбида, м [лат. carbo уголь + гр. вид] (хим.). Соединения … Словарь иностранных слов русского языка

карбид - а, м. carbide m. <лат. carbo + гр. eidos вид спец. Соединение металла с углеродом. Карбид железа. Карбид кальция. БАС 1. Карбидный ая, ое. ♦ Карбидная лампа. Лампа, в которой горит ацетилен, получаем действием воды на карбид кальция. БАС 1.… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

В зависимости от контекста означает: Карбид кальция, соединение, используемое для производства ацетилена Карбид, как соединение металла с углеродом, см. Карбиды … Википедия

Цементит Словарь русских синонимов. карбид сущ., кол во синонимов: 1 цементит (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

КАРБИД, карбида, мн. нет, муж. (от лат. carbo уголь) (хим.). Соединение элементов, преим. металлических с углеродом. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

КАРБИД, а, муж. Химическое соединение углерода с металлами и нек рыми неметаллами. | прил. карбидный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

- (Carbidkohle, carbone de recuit) представляет собойопределённое химическое соединение железа с углеродом, соответствующееформуле Fe3C4, встречается в хорошо отпущенной стали. С давних времёнбыло известно, что углерод в чугуне находится в двух… … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

Карбид - - соединение металлов и некоторых неметаллов с углеродом. Применяется в технике … Нефтегазовая микроэнциклопедия

карбид - Химическое соединение углерода с одним или более металлическими элементами. Тематики металлургия в целом EN carbide … Справочник технического переводчика

карбид - [کربيد] ю. моддаи химиявӣ иборат аз омезиши филиз бо карбон; чароғи карбид чароғе, ки бо карбид месӯзад … Фарҳанги тафсирии забони тоҷикӣ

Carbide Карбид. Химическое соединение углерода с одним или более металлическими элементами. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО Профессионал, НПО Мир и семья; Санкт Петербург, 2003 г.) … Словарь металлургических терминов

Книги

• Карбид кремния. Нанотехнология и применение для гальванотехники , Полях Ольга , Разработана нанотехнология плазмометаллургического производства карбида кремния, проведена его комплексная физико-химическая аттестация, изучена размерная зависимость свойств, установлены… Категория: Технологии, инженерия, сельское хозяйство Серия: Издатель:

Карбиды - это соединения металлов и неметаллов с углеродом. Обычно в таких соединениях углерод имеет большую электроотрицательность, чем второй элемент, что позволяет исключить из группы оксиды, галогены и другие углеродные соединения.

Это твердые тугоплавкие вещества, нелетучие и нерастворимые. В основном они обладают разнообразными свойствами: некоторые, например, карбид золота, может взорваться при попытке пересыпать его, а некоторые из соединений, например, бора, циркония, титана, кремния и вольфрама, по твердости превосходят алмаз и не поддаются действию кислот и растворителей.

Историческая справка

Первое необычное углеродное соединение, похожее на карбид, было получено в начале XIX века англичанином Дэви. Это был карбид калия. Далее в 1863 году был найден неустойчивый карбид меди, через 15 лет - карбид железа.

Официально соединения «появились» только в конце XIX века - к ним приложил руку француз Анри Муассон. Он получал соединения при помощи вольтовой дуги в электрической печи, которую он сам и придумал. Для этого использовались нагретый до раскаленного состояния древесный уголь, чистые металлы и их оксиды.

Однако за несколько лет до Муассона в метеоритах был обнаружен минерал когенит - смесь карбидов кобальта, железа и никеля. В некотором смысле эта находка помогла ответить на вопрос «Что такое карбиды?».

Свойства соединений

Как и другие элементы, карбиды обладают определенным набором свойств, которые делают их популярным материалом на рынке строительства и машиностроения.

В зависимости от металла и неметалла элементы обладают разнообразными свойствами, которые меняются в зависимости от начальных данных.

Виды карбидов

Все вещества можно разделить на три группы:

В свою очередь ионные соединения делятся на:

1. Метаниды - обычно прозрачны, не имеют цвета, в разбавленных кислотах и воде разлагаются и образуют метан. К ним относятся карбид магния, алюминия и бериллия.
2. Ацетилениды - активно гидролизируются и образуют ацетилен или этин. Наиболее известен карбид кальция.

Применение

Элементы используют, чтобы придать чугуну и разного вида сталям твердость, повысить их износоустойчивость. Карбиды вольфрама и титана, как наиболее твердые и тугоплавкие варианты, применяют для изготовление режущих инструментов, а также для получения сверхтвердых материалов. Благодаря хорошим химическим и физическим свойствам, вещества используют в качестве компонента огнеупорных материалов, стержней сопротивления электронагревательных приборов и в качестве абразивного материала.

Карбид кальция также называют карбидом для сварки. Это идеальное вещество для сварочных работ: при контакте с водой оно выделяет ацетилен - летучий газ, являющийся основой кислородной сварки, металлизации, резки и напайки.

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.

Карбид для сварки или полное наименование карбид кальция - это главное вещество для получения ацетиленового газа. На самом деле, это активное химическое соединение кальция и углерода и в готовом виде представляет собой твердый состав с темно - серым или коричневым оттенком. По запаху, карбид напоминает резкий запах чеснока и вступает в реакцию водой с выделением тепла.

Для сварки карбид кальция является идеальным веществом, так как выделяет при контакте с водой ацетилен - летучий газ, основа кислородной сварки, напайки, металлизации и прочих процессов, связанных с обработкой металлов. Карбид кальция создают при температуре до 2300 градусов Цельсия с помощью сплавления кокса и негашеной извести в электрической дуговой печи (рис. 1). После этого, расплавленное вещество выливают на изложницы, и в них он остывает и принимает твердое состояние. После этого карбид для сварки дробят по кускам, размер которых не превышает 8 см. В результате вещество будет состоять из 75 процентов карбида кальция, а остальная часть - примеси, окиси извести и прочее.

Карбид кальция как «топливо» для сварки.

Как уже было выше сказано, карбид при сварке вступает в активную реакцию с водой, выделяя огромное количество тепла и ацетиленового газа. Эта его особенность усложняет хранение карбида, поэтому для его сохранности вещество помещают в герметичные баки из кровельной стали вместимостью 100 и 130 килограмм. Так как карбид выделяет легковоспламеняющийся ацетилен, то жизненно важно при открытии данных бидонов избежать искр и открытого огня.

Пыль карбида кальция - частицы до 2 миллиметров - не годится для использования, так как практически сразу растворяется в воде и при этом, возрастает вероятность, что использование такого состава приведет к взрыву всего баллона.

Для любознательных - один килограмм карбида кальция, в зависимости от чистоты и размера кусков, при контакте с водой может выделить более 250 дм 3 ацетилена!

Карбид кальция активно применяется во время газовой сварки и резки. Во время горения с кислородом, ацетилен может достигнуть наивысшей температуры плавления до 3150 градусов Цельсия, что делает его незаменимым в работе с тугоплавкими металлами, потому что для сваривания или резки необходима температура, вдвое превышающая градус плавления самого металла.

Для безопасного использования, ацетилен производят в специальных генераторах (рис. 2) на основе карбида кальция или природного газа, нефти и угля.

Второй способ получения ацетилена из природного газа, нефти и угля - более дешевый, чем применение карбида кальция, примерно на 30 - 40%.

Техника безопасности при работе с карбидом кальция.

Как уже Вам известно, карбид кальций - это взрывоопасное вещество и для обеспечения безопасной работы с ним необходимо выполнять несколько обязательных правил при использовании карбида для сварки. Главные положения, которые необходимо выполнять при сварочных работах на основе карбида кальция:

• Учитывайте, что карбид кальция активно взаимодействует с воздухом и водой, выделяя легковоспламеняющийся ацетиленовый газ
• Место хранения карбида для сварки должно быть сухим и герметичным.
• Карбид кальция также взрывоопасен, поэтому искры и открытый огонь рядом с веществом строго воспрещены.
• Пыль карбида (куски менее 2 мм) вызывают раздражения, попадая на кожу, глаза и слизистую оболочку рта, и носа.
• Регулярные сварочные работы с применением карбида кальция должны проводиться в специально оборудованном для сварки помещении, в котором нет горючих веществ, и присутствуют только несгораемые материалы. Жизненно важно, чтобы все оборудование, связанное с хранением и производством ацетилена было изолировано в отдельных отсеках сварочной мастерской, а само помещение для генераторов должно легко проветриваться и в случае чего деактивироваться.
• Установка генераторов ацетилена строго запрещена в подвальных комнатах.
• После завершения сварочных работ с применением карбида кальция как «топлива», в генераторах все оставшееся вещество дорабатывается, и полученные шлаки в виде известкового ила удаляем из генератора в специальную яму или бункер.
• Напомним, что карбид и ацетилен - взрывоопасные вещества. Поэтому курение, открытый огонь на расстоянии до 10 метров от места хранения отработанного карбида строго воспрещено.
• При перевозке и хранении ацетиленовых баллонов, на конструкцию клапанов должны быть навинчены предохранительные колпаки. Толчки и удары при транспортировке нескольких баллонов смертельно опасны. Хранение и перевозка ацетиленовых баллонов с другими веществами не допустима.

И напоследок отметим, что карбид кальция является высокоинтенсивным веществом для получения ацетиленового газа, что сводит к минимуму его расход. Кроме того, один килограмм ацетилена, полученного из карбида кальция, выделяет тепла около 8 тысяч кДж.