أهمية مركب كربيد الكالسيوم

كربيد الكالسيوم (Calcium Carbide) هو مركب كيميائي له الصيغة التالية: CaC2، يتواجد بشكل بلورات يتدرج لونها بين الرمادي والأسود على الرغم من انعدام لونه في الحالة النقيّة، ومن خصائصه المميزة ارتفاع درجة انصهاره حيث تبلغ 2160 درجة مئويّة، وتبلغ كثافته 2.22 غرام في واحدة الحجم سنتيمتر، يتم تحضير كربيد الكالسيوم من تفكك سيانيد الكالسيوم وفق المعادلة الآتية: Ca(CN)2→ CaC2 +N2 أو بصهر الحديد الجيري وفحم الكوك عند درجات حرارة تبلغ 2100 درجة مئويّة وفق المعادلة الآتية:CaO +3C→ CaC2 +Co ، يستخدم المركب بشكل واسع صناعيّاً ومن تلك الاستخدامات:

  • يتم تحويل كربيد الكالسيوم إلى أسيتيلين (acetylene) باستخدام مفاعل مائي، يكون الأسيتيلين ذو طاقة فعّالة بسبب الرابطة الثلاثيّة للمركب الهيدروكربوني C2H2، فيتم استهلاك تلك الطاقة في المجال الصناعي بطرق مختلفة، ومن الاستخدامات الشائعة لغاز الأسيتيلين:
  1. الدخول في تصنيع المعادن والمواد البنائيّة، حيث ينتج حرارة عالية جداً عند احتراقه تصل إلى 6000 فهرنهايت، وبهذا يتم استخدام الغاز لقطع ولحم المعادن وتسوية سطحها من خلال دمج الغاز مع الأوكسجين، ويعد أيضاً غاز الأسيتيلين من أكثر الغازات أماناً في الأماكن الضيقة وفي المستويات تحت الأرضيّة كونه أخف من الهواء.
  2. يتم استخدام مشتقات الأسيتيلين في المنتجات ذات الاستهلاك اليومي، فيدخل في تركيب بخاخات الشعر ومواد التجميل والمطّهرات ومعجون الأسنان والألواح الشمسيّة.
  3. يستخدم الأسيتيلين في إنتاج ألياف البولي يوريثين والمطاط الصناعي ومذيبات التنظيف الجافة ومذيبات الشحوم، ومن الشائع أيضاً استخدامه كغاز مبرّد في الثلاجات والمكيّفات.
  • يستخدم كربيد الكالسيوم في التعدين بسبب طاقته القويّة حيث تحتاج عمليات الصلب الحديثة مواد أقل كبريتياً، ويسهم أيضاً في إزالة الكبريت من الحديد الصب والصلب.
  • يعمل كربيد الكالسيوم على تسريع نضج ثمار الفواكه والخضروات فيتواجد بسعر منخفض مقابل المحفزّات الأخرى، وتم حظر استخدامه في الكثير من دول العالم نظراً للمخاطر الصحيّة للبشر الناجمة عن استخدامه فعلى الرغم من دوره في تسريع نضجها لكن ذلك يجعل منها سامّة ووجود كميّة كبيرة من كربيد الكالسيوم تسبب فقدان الثمار طعمتها أيضاً، ويتم استخدام الأسيتيلين كبديل عنه الآن وتبحث الدول عن بدائل بلا أي مخاطر محتملة على الإنسان.
  • يتفاعل كربيد الكالسيوم مع النتروجين بوجود حرارة مرتفعة لإنتاج سياناميد الكالسيوم وفق المعادلة:  CaC2 +N2→ CaCN2 +C ويستخدم هذا الأخير كسماد للأتربة.
  • يدخل كربيد الكالسيوم في صناعة شموع الكربيد التي تستخدم لتقليل الوهج الناتج عن الأسيتيلين المنطلق عن البندقيّة أي يقوم بتعتيمها.

الآثار الضارّة لكربيد الكالسيوم:

  •  يسبب كربيد الكالسيوم عند ملامسته للعين تهيّج وتلف وقد يتطور ذلك إلى العمى، بالإضافة إلى التهاب الملتحمة والجفون.
  • تعرّض الجلد للمركب يسبب طفح جلدي وحروق مع ندوب وتقرّحات.
  •  ابتلاع المادة ينتج حروقاً في الجهاز التنفسي والهضمي مع غثيان وقيء وصداع وانتفاخ.
  • استنشاق كربيد الكالسيوم يسبب تهيّج رئوي مع سعال ورُبّما وذمة رئويّة، ويصبح التنفس حينها سريعاً وغير منتظماً مع صداع وحروق في الأغشية المخاطيّة.

وفي حال التعرّض له يجب مراجعة أقرب مشفى للقيام بتدابير أوليّة،  والأفضل من ذلك ارتداء نظارات وملابس وقائيّة تحمي الشخص من التعرّض للمخاطر السابقة التي تزيد في حال وجود الرطوبة حيث يكون ذلك كافياً لإحداث شرارة تشعل المواد القابلة لذلك.

أكمل القراءة

أهمية مركب كربيد الكالسيوم

مركب كربيد الكالسيوم هو مادة كيميائية ذات تطبيقات عملية مهمة وتكون بشكل ملحي في درجة حرارة الغرفة، صيغتها هي cac2 ووزنها الجزيئي 64.09992 غ/مول وكثافتها 2.22 غ/سم مكعب، تبلغ نقطة غليانها 2300 درجة مئوية بينما تذوب عند الدرجة 2160.

وهي مادة عديمة اللون بحالتها النقيّة لكن يتراوح لون معظم العينات المستخدمة صناعياً بين الأسود والأبيض المائل للرمادي (حسب درجة النقاوة)، وتكمن أهمية مركب كربيد الكالسيوم بشكل رئيسي في دوره بإنتاج غاز الأسيتيلين الذي ساهم في إحداث الثورة الصناعية في الكيمياء إذ أصبح من الممكن الحصول على كميات هائلة من الطاقة الرخيصة الثمن، بالإضافة إلى العديد من التطبيقات العملية التي تؤكد أيضًا على أهمية مركب كربيد الكالسيوم منها:

  • نزع الكبريت من الحديد.
  • وقود ومزيل أكسدة قوي في صناعة الفولاذ.
  • صناعة مصابيح الكربيد حيث يتقطر الماء على الكربيد ويتم إشعال الأسيتيلين الناتج، وتم استخدام هذه المصابيح بشكل واسع في مناجم النحاس والقصدير إلا أنه لا يجوز استخدامها أبداً في مناجم الفحم بسبب وجود الغازات الخطيرة القابلة للاشتعال.
  • إنضاج الثمار من خلال إنتاجها لغاز الأسيتيلين المساعد في هذه العمليّة.
  • صناعة المفرقعات النارية للأطفال.
  • كقنابل بحرية عائمة ذاتية الاشتعال وتم استخدامها كإشارات بين السفن.
  • كمادة خام للصناعات الكيماوية وخاصة إنتاج البولي فينيل كلوريد، ويمكن اعتبار الأسيتيلين المنتج محليّاً أوفر من النفط المستورد.
  • يتفاعل كربيد الكالسيوم مع النتروجين منتجاً سياناميد الكالسيوم الذي يستخدم كسماد مغذّي للتربة.

إنتاج كربيد الكالسيوم

ينتج مركب كربيد الكالسيوم صناعياً في فرن القوس الكهربائي من خلال تفاعل كربونات الكالسيوم وفحم الكوك (الكربون) في درجة حرارة عالية (حوالي 2000 درجة مئوية)، يحتوي كربيد الكالسيوم الناتج على شوائب (كالفوسفيد الذي يعطي غاز سام عند انحلاله في الماء) وتصل نسبة المادة النقية فيه إلى80-85% إذ يتم تحديدها عن طريق قياس كمية الأسيتيلين الناتج عن التحلل المائي، تعود هذه الطريقة إلى عام 1888 ولم تتغير حتى أيامنا هذه.

لا يمكن تحقيق درجة الحرارة العالية اللازمة لهذا التفاعل عن طريق الاحتراق العادي، لذلك يتم إجراء التفاعل في الفرن الكهربائي حيث تكون الأقطاب الكهربائية مصنوعة من الغرافيت.

يعتبر كربيد الكالسيوم مركب كيميائي خطير على الرغم من جميع تطبيقاته المفيدة إذ يمكن أن يسبب أضراراً على صحة الإنسان عند التعامل معه بكثرة وعدم انتباه، مثل:

  • تهيّج شديد واحمرار في العين مع احتمال حدوث حروق واسعة وإدماع والتهاب جفون والتهاب ملتحمة، كما قد يؤدي التماس المباشر مع المادة إلى تلف دائف بالعين غير قابل للإصلاح والإصابة العمى، لذلك يجب على العاملين في هذا المجال ارتداء نظارات واقية أو أقنعة لحماية الوجه والعينين.
  • تهيّج شديد في الجلد وطفح واحمرار وحروق، كما أنه يؤدي إلى تقرّح عميق إذا كان الجلد رطباً بسبب تشكّل الجير الكاوي على سطح الجلد، لذلك يجب على العاملين في هذا المجال ارتداء القفازات والملابس الواقية وتجنّب التماس المباشر مع المادة الفعّالة.
  • حروق في الجهاز الهضمي عند ابتلاعه عن طريق الخطأ، كما يؤدي دخوله في مجرى واستنشاقه إلى تهيّج الأنف والحنجرة والرئة مع سعال وضيق شديد في التنفّس.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما أهمية مركب كربيد الكالسيوم"؟