كربيد الكالسيوم

تم اكتشاف تفاعل كربيد الكالسيوم مع الماء، مما ينتج عنه الأسيتيلين وهيدروكسيد الكالسيوم ، ^{[ 5 ]} بواسطة فريدريش فولر في عام 1862.

CaC₂ + 2 H₂O _→ C₂H₂ _{+ Ca} ( _OH ) _₂

كان هذا التفاعل أساس التصنيع الصناعي للأسيتيلين ، وهو الاستخدام الصناعي الرئيسي لكربيد الكالسيوم.

يُصنع الأسيتيلين اليوم بشكل رئيسي عن طريق الاحتراق الجزئي للميثان أو يظهر كمنتج ثانوي في تيار الإيثيلين الناتج عن تكسير الهيدروكربونات. ويتم إنتاج ما يقرب من 400 ألف طن سنوياً بهذه الطرق (انظر تحضير الأسيتيلين ).

في الصين، لا يزال الأسيتيلين المشتق من كربيد الكالسيوم مادة خام أساسية للصناعات الكيميائية ، وخاصةً لإنتاج كلوريد البولي فينيل . ويُعدّ إنتاج الأسيتيلين محلياً أكثر اقتصادية من استخدام النفط المستورد. ^{[ 13 ]} وقد شهد إنتاج كربيد الكالسيوم في الصين نمواً متزايداً، حيث بلغ الإنتاج في عام 2005 نحو 8.94 مليون طن، مع طاقة إنتاجية تصل إلى 17 مليون طن. ^{[ 14 ]}

في الولايات المتحدة وأوروبا واليابان، يتراجع استهلاك كربيد الكالسيوم عموماً. ^{[ 15 ]} وبلغت مستويات الإنتاج في الولايات المتحدة خلال التسعينيات 236 ألف طن سنوياً. ^{[ 12 ]}

يتفاعل كربيد الكالسيوم مع النيتروجين عند درجة حرارة عالية لتكوين سياناميد الكالسيوم :

CaC₂ ₊ N₂ → _{CaCN₂ +} C

يُعرف سياناميد الكالسيوم باسم ^{النيتروليم} ، ويُستخدم كسماد. ويتحلل مائياً إلى سياناميد ، H₂N −C≡N . ^[ ₅ ^]

يُستخدم كربيد الكالسيوم:

• في إزالة الكبريت من الحديد ( الحديد الزهر والحديد الزهر والصلب) ^{[ 3 ]}
• كوقود في صناعة الصلب لزيادة نسبة الخردة إلى الحديد السائل، وذلك حسب الجدوى الاقتصادية.
• باعتباره مزيلًا قويًا للأكسدة في مرافق معالجة المغارف .

يُستخدم كربيد الكالسيوم في مصابيح الكربيد . ينتج عن تقطير الماء على الكربيد غاز الأسيتيلين، الذي يحترق ويُصدر ضوءًا. ورغم أن هذه المصابيح كانت تُعطي ضوءًا أكثر ثباتًا وسطوعًا من الشموع، إلا أنها كانت تُشكّل خطرًا في مناجم الفحم ، حيث جعلها غاز الميثان القابل للاشتعال مصدرًا رئيسيًا للضرر. وقد أدّى وجود الغازات القابلة للاشتعال في مناجم الفحم إلى ابتكار مصابيح أمان خاصة بالعمال ، مثل مصباح ديفي ، الذي تُقلّل فيه شبكة سلكية من خطر اشتعال الميثان. ولا تزال مصابيح الكربيد تُستخدم على نطاق واسع في مناجم الأردواز والنحاس والقصدير، حيث لا يُشكّل الميثان خطرًا كبيرًا. وقد استُبدلت معظم مصابيح عمال المناجم الآن بمصابيح كهربائية .

لا تزال مصابيح الكربيد تُستخدم في التعدين في بعض الدول الأقل ثراءً، على سبيل المثال في مناجم الفضة بالقرب من بوتوسي ، بوليفيا . كما لا يزال بعض مستكشفي الكهوف والمناطق الجوفية الأخرى يستخدمون مصابيح الكربيد ، ^{[ 16 ]} على الرغم من أنها تُستبدل تدريجياً بمصابيح LED في هذا الاستخدام .

استُخدمت مصابيح الكربيد على نطاق واسع كمصابيح أمامية في السيارات والدراجات النارية والهوائية المبكرة، ولكن تم استبدالها بالكامل بالمصابيح الكهربائية. ^{[ 17 ]}

يُستخدم كربيد الكالسيوم أحيانًا كعامل إنضاج ، على غرار غاز الإيثيلين . ^{[ 18 ]} يُعدّ هذا الاستخدام غير قانوني في بعض البلدان، إذ غالبًا ما يؤدي التلوث الناتج عن إنتاج الأسيتيلين من كربيد الكالسيوم إلى إنتاج كميات ضئيلة من الفوسفين والأرسين . [ 19 ^{] من حيث} المبدأ، يمكن إزالة هذه الشوائب بتمرير غاز الأسيتيلين عبر محلول كبريتات النحاس المحمض ، ولكن غالبًا ما يتم إهمال هذا الإجراء الاحترازي في البلدان النامية.

يُستخدم كربيد الكالسيوم في مدافع الألعاب مثل مدفع الانفجار العظيم ، وكذلك في مدافع الخيزران . وفي هولندا، من التقاليد الشائعة في المناطق الريفية ليلة رأس السنة استخدام متفجرات كربيد الكالسيوم لتفجير غطاء أو كرة من أعلى وعاء الحليب . ^{[ 20 ] [ 21 ]}

يستخدم كربيد الكالسيوم، إلى جانب فوسفيد الكالسيوم ، في الشعلات البحرية العائمة ذاتية الاشتعال ، مثل تلك التي تنتجها جمعية هولمز لحماية الحياة البحرية .

يُستخدم كربيد الكالسيوم لتحديد محتوى الرطوبة في التربة. عند خلط التربة وكربيد الكالسيوم في أسطوانة ضغط مغلقة، يتفاعل الماء الموجود في التربة مع كربيد الكالسيوم مُطلقًا غاز الأسيتيلين، الذي يُمكن قياس ضغطه لتحديد محتوى الرطوبة. ^{[ 22 ] [ 23 ]}

يُباع كربيد الكالسيوم تجارياً كمادة طاردة للخلد . ^{[ 24 ]} عند ملامسته للماء، يُطرد الغاز الناتج الخلد. ^{[ 25 ]}