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碳化钙
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'''碳化钙'''
是一种[[无机物]]，化学式为[[CaC2]]，电石的主要成分，白色晶体，工业品为灰黑色块状物，断面为紫色或灰色。遇水立即发生激烈反应，生成乙炔，并放出热量。碳化钙是重要的基本[[化工原料]]，主要用于产生[[乙炔气]]。也用于有机合成、氧炔焊接等。
2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，碳化钙生产在3类致癌物清单中。 [1]
中文名碳化钙外文名Calcium Carbide别 名[[电石]]、[[乙炔钙]]、嘎石化学式CaC2分子量64.10CAS登录号75-20-7EINECS登录号200-848-3熔 点2300 ℃水溶性分解密 度2.22 g/cm³外 观白色晶体闪 点-17.8 ℃应 用生产乙炔危险性符号F, T危险性描述易燃，有毒UN危险货物编号UN 1402 4.3/PG 2
==结构及性质==
理化特性 英文别名： Calcium carbide; calcium acetylide; Quartz crystal; calcium ethynediide; ethyne, calcium salt (1:1)
电子式：Ca2+[:C≡C:]2- 中间的“≡”代表三对共用电子对
InChI： InChI=1/C2. Ca/c1-2;/q-2;+2
理化性质：矿石为黄褐色或黑色的块状固体，纯品为白色晶体(含CaC2较高的是紫色)。密度2.22克/立方厘米，熔点2300℃（与CaC2含量有关），遇水立即发生激烈反应，生成乙炔，并放出热量，[[电石]]含量不同熔点也随之变化。
杂质：因电石中常含有[[砷化钙]](Ca3 As2)、[[磷化钙]](Ca3 P2)等杂质，与水作用时同时放出[[砷化氢]](AsH3 )、[[磷化氢]](PH3 )等[[有毒气体]]，因此使用由电石产生的乙炔有毒。
==晶体结构==
CaC2的晶体结构
CaC2最常见的晶型属四方晶系，在298K到720K之间稳定，其结构如右图所示。四方CaC2的晶体结构类似NaCl型，但由于[:C≡C:]2-离子呈椭圆形，定向排列，晶体属四方晶系。在CaC2晶体的[:C≡C:]2-离子中，C-C距离为120pm，相当于碳碳叁键的键长，Ca和C间的距离为259和282pm。 [2]
==应用==
反应原理：CaC2+2H2O==Ca(OH)2+C2H2↑
这是一个放热反应，ΔH = -120kJ/mol，因此需要用饱和食盐水与之反应来控制反应速率。 [3]
CaC2能导电，纯度越高，导电越易。
电石-石灰相平衡图
（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—CHCI]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]]。
==制法==
反应方程式：CaO + 3C → CaC2 + CO , ΔH = +465.7kJ/mol
这是一个强吸热反应，故需在2100-2500K的电炉中进行。 [2]
==电石灯==
工业上一般使用电炉熔炼法与氧热法，电炉熔炼法是将焦炭与氧化钙(分子式 CaO)置于2200℃左右的电炉中熔炼，生成碳化钙(分子式CaC2)。氧热法：即：高炉富氧氧热法熔炼CaC2 (电石) 、石灰石中提取炭、高温低压煤气发生炉。此一炉三使用工艺技术，使 CaC2生产综合利用了煤气化过程中的余热和煤灰，煤灰加配料熔融后生成CaC2和硅铁（提纯CaC2时）；“高温低压”煤气发生炉，使煤气的产（发）生自然化。每熔炼一吨80% CaC2，从石灰石中提取纯炭168kg左右，产生煤气（CO在55%—95%）6000—2600 m3，可生产4.5吨左右的甲醇。富氧既提高炉温又提高了煤气的CO质量，氧气尤为一举两用，煤热能利用后的煤气，用于煤化工或清洁发电。此工艺为无消耗能源型和无污染型的CaC2生产和煤气生产。
密闭操作，全面排风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩，戴化学安全防护眼镜，穿化学防护服，戴橡胶手套。避免产生粉尘。避免与酸类、醇类接触。尤其要注意避免与水接触。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。配备泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。
==健康危害==
损害皮肤，引起[[皮肤瘙痒]]、[[炎症]]、[[“鸟眼”样溃疡]]、[[黑皮病]]。皮肤灼伤表现为创面长期不愈及慢性溃疡型。接触工人出现汗少、[[牙釉质]]损害、[[龋齿]]发病率增高。
毒理学特性及环境行为
燃爆危险： 本品遇湿易燃。
危险特性：干燥时不燃，遇水或湿气能迅速产生高度易燃的乙炔气体，在空气中达到一定的浓度时， 可发生爆炸性灾害。与酸类物质能发生剧烈反应。
燃烧(分解)产物：乙炔、一氧化碳、二氧化碳。
==急救措施==
皮肤接触：立即脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗至少15分钟。就医。
眼睛接触：立即提起眼睑，用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。
吸入：脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。就医。
==应急处理==
隔离泄漏污染区，限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿化学防护服。不要直接接触泄漏物。小量泄漏：用砂土、干燥石灰或苏打灰混合。使用无火花工具收集于干燥、洁净、有盖的容器中，转移至安全场所。大量泄漏：用塑料布、帆布覆盖。与有关技术部门联系，确定清除方法。
灭火方法：禁止用水或泡沫灭火。二氧化碳也无效。须用干燥石墨粉或其它干粉(如干砂)灭火。
==储藏==
储存于阴凉、干燥、通风良好的库房。远离火种、热源。相对湿度保持在75%以下。包装必须密封，切勿受潮。应与酸类、醇类等分开存放，切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。
==学术论文内容来自==
彭建平，陈世栋，武小雷等. 碳化钙热法炼镁试验研究． 《 CNKI;WanFang 》 ， 2009 王楠，邹友生. 铁水包喷吹镁-碳化钙复合粉剂脱硫的数学模拟． 《 钢铁研究学报 》 ， 2000 徐冬，张显鹏，李刚，程恩庆等. 碳化钙真空热法还原硼镁石矿新工艺研究． 《 CNKI;WanFang 》 ， 2008 文国富，尹彩流，黄启忠等. 碳化钙-氯仿体系制备纳米碳球及其结构表征． 《 CNKI;WanFang 》 ， 2009 刘景林. 利用大型太阳炉合成的碳化钙． 《 耐火与石灰 》 ， 2006
==参考资料==
是一种[[无机物]]，化学式为[[CaC2]]，电石的主要成分，白色晶体，工业品为灰黑色块状物，断面为紫色或灰色。遇水立即发生激烈反应，生成乙炔，并放出热量。碳化钙是重要的基本[[化工原料]]，主要用于产生[[乙炔气]]。也用于有机合成、氧炔焊接等。
2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，碳化钙生产在3类致癌物清单中。 [1]
中文名碳化钙外文名Calcium Carbide别 名[[电石]]、[[乙炔钙]]、嘎石化学式CaC2分子量64.10CAS登录号75-20-7EINECS登录号200-848-3熔 点2300 ℃水溶性分解密 度2.22 g/cm³外 观白色晶体闪 点-17.8 ℃应 用生产乙炔危险性符号F, T危险性描述易燃，有毒UN危险货物编号UN 1402 4.3/PG 2
==结构及性质==
理化特性 英文别名： Calcium carbide; calcium acetylide; Quartz crystal; calcium ethynediide; ethyne, calcium salt (1:1)
电子式：Ca2+[:C≡C:]2- 中间的“≡”代表三对共用电子对
InChI： InChI=1/C2. Ca/c1-2;/q-2;+2
理化性质：矿石为黄褐色或黑色的块状固体，纯品为白色晶体(含CaC2较高的是紫色)。密度2.22克/立方厘米，熔点2300℃（与CaC2含量有关），遇水立即发生激烈反应，生成乙炔，并放出热量，[[电石]]含量不同熔点也随之变化。
杂质：因电石中常含有[[砷化钙]](Ca3 As2)、[[磷化钙]](Ca3 P2)等杂质，与水作用时同时放出[[砷化氢]](AsH3 )、[[磷化氢]](PH3 )等[[有毒气体]]，因此使用由电石产生的乙炔有毒。
==晶体结构==
CaC2的晶体结构
CaC2最常见的晶型属四方晶系，在298K到720K之间稳定，其结构如右图所示。四方CaC2的晶体结构类似NaCl型，但由于[:C≡C:]2-离子呈椭圆形，定向排列，晶体属四方晶系。在CaC2晶体的[:C≡C:]2-离子中，C-C距离为120pm，相当于碳碳叁键的键长，Ca和C间的距离为259和282pm。 [2]
==应用==
反应原理：CaC2+2H2O==Ca(OH)2+C2H2↑
这是一个放热反应，ΔH = -120kJ/mol，因此需要用饱和食盐水与之反应来控制反应速率。 [3]
CaC2能导电，纯度越高，导电越易。
电石-石灰相平衡图
（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—CHCI]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]]。
==制法==
反应方程式：CaO + 3C → CaC2 + CO , ΔH = +465.7kJ/mol
这是一个强吸热反应，故需在2100-2500K的电炉中进行。 [2]
==电石灯==
工业上一般使用电炉熔炼法与氧热法，电炉熔炼法是将焦炭与氧化钙(分子式 CaO)置于2200℃左右的电炉中熔炼，生成碳化钙(分子式CaC2)。氧热法：即：高炉富氧氧热法熔炼CaC2 (电石) 、石灰石中提取炭、高温低压煤气发生炉。此一炉三使用工艺技术，使 CaC2生产综合利用了煤气化过程中的余热和煤灰，煤灰加配料熔融后生成CaC2和硅铁（提纯CaC2时）；“高温低压”煤气发生炉，使煤气的产（发）生自然化。每熔炼一吨80% CaC2，从石灰石中提取纯炭168kg左右，产生煤气（CO在55%—95%）6000—2600 m3，可生产4.5吨左右的甲醇。富氧既提高炉温又提高了煤气的CO质量，氧气尤为一举两用，煤热能利用后的煤气，用于煤化工或清洁发电。此工艺为无消耗能源型和无污染型的CaC2生产和煤气生产。
密闭操作，全面排风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩，戴化学安全防护眼镜，穿化学防护服，戴橡胶手套。避免产生粉尘。避免与酸类、醇类接触。尤其要注意避免与水接触。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。配备泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。
==健康危害==
损害皮肤，引起[[皮肤瘙痒]]、[[炎症]]、[[“鸟眼”样溃疡]]、[[黑皮病]]。皮肤灼伤表现为创面长期不愈及慢性溃疡型。接触工人出现汗少、[[牙釉质]]损害、[[龋齿]]发病率增高。
毒理学特性及环境行为
燃爆危险： 本品遇湿易燃。
危险特性：干燥时不燃，遇水或湿气能迅速产生高度易燃的乙炔气体，在空气中达到一定的浓度时， 可发生爆炸性灾害。与酸类物质能发生剧烈反应。
燃烧(分解)产物：乙炔、一氧化碳、二氧化碳。
==急救措施==
皮肤接触：立即脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗至少15分钟。就医。
眼睛接触：立即提起眼睑，用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。
吸入：脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。就医。
==应急处理==
隔离泄漏污染区，限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿化学防护服。不要直接接触泄漏物。小量泄漏：用砂土、干燥石灰或苏打灰混合。使用无火花工具收集于干燥、洁净、有盖的容器中，转移至安全场所。大量泄漏：用塑料布、帆布覆盖。与有关技术部门联系，确定清除方法。
灭火方法：禁止用水或泡沫灭火。二氧化碳也无效。须用干燥石墨粉或其它干粉(如干砂)灭火。
==储藏==
储存于阴凉、干燥、通风良好的库房。远离火种、热源。相对湿度保持在75%以下。包装必须密封，切勿受潮。应与酸类、醇类等分开存放，切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。
==学术论文内容来自==
彭建平，陈世栋，武小雷等. 碳化钙热法炼镁试验研究． 《 CNKI;WanFang 》 ， 2009 王楠，邹友生. 铁水包喷吹镁-碳化钙复合粉剂脱硫的数学模拟． 《 钢铁研究学报 》 ， 2000 徐冬，张显鹏，李刚，程恩庆等. 碳化钙真空热法还原硼镁石矿新工艺研究． 《 CNKI;WanFang 》 ， 2008 文国富，尹彩流，黄启忠等. 碳化钙-氯仿体系制备纳米碳球及其结构表征． 《 CNKI;WanFang 》 ， 2009 刘景林. 利用大型太阳炉合成的碳化钙． 《 耐火与石灰 》 ， 2006
==参考资料==