कैल्शियम कार्बाइड

कैल्शियम कार्बाइड, जिसे कैल्शियम एसिटाइलाइड भी कहा जाता है, कैल्शियम कार्बाइड|सी के रासायनिक सूत्र के साथ एक रासायनिक यौगिक है।2. औद्योगिक रूप से इसका मुख्य उपयोग एसिटिलीन और कैल्शियम सायनामाइड के उत्पादन में होता है। शुद्ध सामग्री रंगहीन होती है, जबकि रासायनिक शुद्धता | तकनीकी-ग्रेड कैल्शियम कार्बाइड के टुकड़े भूरे या भूरे रंग के होते हैं और इनमें लगभग 80-85% CaC होता है।2 (बाकी CaO (कैल्शियम ऑक्साइड), Ca है3P2 (कैल्शियम फॉस्फाइड), CaS (कैल्शियम सल्फाइड), Ca3N2 (कैल्शियम नाइट्राइड), SiC ( सिलिकन कार्बाइड ), आदि)। थोड़ी सी नमी की उपस्थिति में, तकनीकी-ग्रेड कैल्शियम कार्बाइड लहसुन की याद दिलाती एक अप्रिय गंध उत्सर्जित करता है। कैल्शियम कार्बाइड के अनुप्रयोगों में एसिटिलीन गैस का निर्माण, कार्बाइड लैंप में एसिटिलीन का उत्पादन, उर्वरक के लिए रसायनों का निर्माण और स्टील बनाना शामिल है।

उत्पादन
कैल्शियम कार्बाइड का उत्पादन औद्योगिक रूप से इलेक्ट्रिक आर्क भट्टी में चूने (खनिज) और कोक (ईंधन) के मिश्रण से लगभग किया जाता है 2200 C. यह एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया की आवश्यकता है 110 kcal तिल के लिए और कार्बन मोनोऑक्साइड को दूर करने के लिए उच्च तापमान। यह विधि 1892 में अपने आविष्कार के बाद से नहीं बदली है:


 * CaO + 3 C → CaC2 + सीओ

इस प्रतिक्रिया के लिए आवश्यक उच्च तापमान पारंपरिक दहन द्वारा व्यावहारिक रूप से प्राप्त नहीं किया जा सकता है, इसलिए प्रतिक्रिया ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड के साथ एक इलेक्ट्रिक आर्क भट्टी में की जाती है। उत्पादित कार्बाइड उत्पाद में आम तौर पर वजन के हिसाब से लगभग 80% कैल्शियम कार्बाइड होता है। कार्बाइड को कुचलकर छोटी-छोटी गांठें बनाई जाती हैं जो कुछ मिमी से लेकर 50 मिमी तक हो सकती हैं। अशुद्धियाँ सूक्ष्म अंशों में केंद्रित होती हैं। सीएसी2 हाइड्रोलिसिस पर उत्पादित एसिटिलीन की मात्रा को मापकर उत्पाद की सामग्री का परीक्षण किया जाता है। उदाहरण के तौर पर, मोटे अंशों की सामग्री के लिए ब्रिटिश और जर्मन मानक क्रमशः 295 एल/किलोग्राम और 300 एल/किलोग्राम हैं (101 केपीए दबाव पर और 20 C तापमान)। कार्बाइड में मौजूद अशुद्धियों में कैल्शियम फॉस्फाइड शामिल है, जो हाइड्रोलाइज्ड होने पर फॉस्फीन पैदा करता है। यह प्रतिक्रिया रसायन विज्ञान में औद्योगिक क्रांति का एक महत्वपूर्ण हिस्सा थी, और 20 वीं शताब्दी की शुरुआत से पहले नायग्रा फॉल्स में भारी मात्रा में उत्पादित सस्ती पनबिजली के परिणामस्वरूप संयुक्त राज्य अमेरिका में संभव हो गई थी। इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस विधि की खोज 1892 में थॉमस विल्सन|टी द्वारा की गई थी। एल. विल्सन, और स्वतंत्र रूप से उसी वर्ष हेनरी मोइसन|एच द्वारा। मोइसन. अंडे, बोस्निया और हर्जेगोविना में, ऑस्ट्रियाई उद्योगपति जोसेफ क्रान्ज़ और उनकी बोस्निशे-इलेक्ट्रिज़िटेट्स एजी कंपनी, जिसका उत्तराधिकारी बाद में इलेक्ट्रो-बोस्ना बना, ने 1899 में यूरोप में उस समय कैल्शियम कार्बाइड के उत्पादन के लिए सबसे बड़ा रासायनिक कारखाना खोला। एक जलविद्युत ऊर्जा 8 मेगावाट की स्थापित क्षमता वाले तैरना (नदी)नदी) नदी पर स्टेशन का निर्माण कारखाने के लिए बिजली की आपूर्ति के लिए किया गया था, जो दक्षिणपूर्व यूरोप में अपनी तरह का पहला बिजली स्टेशन था, और 24 मार्च 1899 को चालू हुआ।

क्रिस्टल संरचना
शुद्ध कैल्शियम कार्बाइड एक रंगहीन ठोस है। कमरे के तापमान पर सामान्य क्रिस्टलीय रूप सी के साथ एक विकृत सेंधा नमक|सेंधा-नमक संरचना है22 − इकाइयाँ समानांतर स्थित हैं। तीन अलग-अलग बहुरूपता (सामग्री विज्ञान) हैं जो कमरे के तापमान पर दिखाई देते हैं: टेट्रागोनल संरचना और दो अलग-अलग मोनोक्लिनिक संरचनाएं।

एसिटिलीन का उत्पादन
पानी के साथ कैल्शियम कार्बाइड की प्रतिक्रिया, एसिटिलीन और कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड का उत्पादन, इसकी खोज 1862 में फ्रेडरिक वॉहलर ने की थी।
 * CaC2(ठोस) + 2एच2O(तरल) → एसिटिलीन|C2H2(गैस) + कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड|Ca(OH)2(एक्यू)

यह प्रतिक्रिया एसिटिलीन के औद्योगिक निर्माण का आधार थी, और कैल्शियम कार्बाइड का प्रमुख औद्योगिक उपयोग है।

आज एसिटिलीन मुख्य रूप से मीथेन के आंशिक दहन से निर्मित होता है या हाइड्रोकार्बन के टूटने से एथिलीन धारा में एक साइड उत्पाद के रूप में दिखाई देता है। इस प्रकार प्रतिवर्ष लगभग 400,000 टन का उत्पादन होता है (एसिटिलीन#तैयारी देखें)।

चीन में, कैल्शियम कार्बाइड से प्राप्त एसिटिलीन रासायनिक उद्योग के लिए कच्चा माल बना हुआ है, विशेष रूप से पॉलीविनाइल क्लोराइड के उत्पादन के लिए। आयातित तेल के उपयोग की तुलना में स्थानीय रूप से उत्पादित एसिटिलीन अधिक किफायती है। चीन में कैल्शियम कार्बाइड का उत्पादन बढ़ रहा है। 2005 में उत्पादन 8.94 मिलियन टन था, जबकि उत्पादन क्षमता 17 मिलियन टन थी। संयुक्त राज्य अमेरिका, यूरोप और जापान में, कैल्शियम कार्बाइड की खपत आम तौर पर घट रही है। 1990 के दशक के दौरान अमेरिका में उत्पादन स्तर 236,000 टन प्रति वर्ष था।

कैल्शियम सायनामाइड का उत्पादन

कैल्शियम कार्बाइड उच्च तापमान पर नाइट्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करके कैल्शियम सायनामाइड बनाता है:
 * CaC2 + एन2 → सीएसीएन2 + सी

आमतौर पर नाइट्रोलाइम के रूप में जाना जाने वाला कैल्शियम साइनामाइड का उपयोग उर्वरक के रूप में किया जाता है। यह सायनामाइड, एच में जल अपघटित हो जाता है2एन.सी.

इस्पात निर्माण

कैल्शियम कार्बाइड का उपयोग किया जाता है:
 * लोहे के निर्गंधीकरण में (पिग आयरन, [[कच्चा लोहा]] और स्टील) *इस्पात निर्माण में ईंधन के रूप में स्क्रैप अनुपात को तरल लोहे तक बढ़ाना, अर्थशास्त्र पर निर्भर करता है।
 * लैडल (धातुकर्म) उपचार सुविधाओं में एक शक्तिशाली डीऑक्सीडाइज़र के रूप में।

कार्बाइड लैंप
कैल्शियम कार्बाइड का उपयोग कार्बाइड लैंप में किया जाता है। कार्बाइड पर पानी टपकने से एसिटिलीन गैस निकलती है, जो जलकर रोशनी पैदा करती है। जबकि ये लैंप मोमबत्तियों की तुलना में अधिक स्थिर और तेज रोशनी देते थे, ये कोयला खदानों में खतरनाक थे, जहां ज्वलनशील मीथेन गैस ने इन्हें एक गंभीर खतरा बना दिया था। कोयला खदानों में ज्वलनशील गैसों की मौजूदगी के कारण दीपों की भीड़  जैसे खनिक सुरक्षा लैंप का उपयोग किया गया, जिसमें एक तार का गेज मीथेन प्रज्वलन के जोखिम को कम करता है। कार्बाइड लैंप का उपयोग अभी भी स्लेट, तांबे और  विश्वास  की खदानों में बड़े पैमाने पर किया जाता था जहां मीथेन कोई गंभीर खतरा नहीं है। अधिकांश खनिकों के लैंप को अब इलेक्ट्रिक  हेडलैम्प (आउटडोर)  ने बदल दिया है।

कुछ कम अमीर देशों में खनन के लिए अभी भी कार्बाइड लैंप का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए पोटोसी, बोलीविया के पास चांदी की खदानों में। गुफाओं और अन्य भूमिगत क्षेत्रों की खोज करने वाले कुछ गुफाओं द्वारा अभी भी कार्बाइड लैंप का उपयोग किया जाता है, हालाँकि इस उपयोग में इन्हें तेजी से प्रकाश उत्सर्जक डायोड लाइटों द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा है।

प्रारंभिक ऑटोमोबाइल, मोटरसाइकिल और साइकिलों में हेडलाइट्स के रूप में कार्बाइड लैंप का भी बड़े पैमाने पर उपयोग किया जाता था, लेकिन उनकी जगह पूरी तरह से इलेक्ट्रिक लैंप ने ले ली है।

अन्य उपयोग

कैल्शियम कार्बाइड का उपयोग कभी-कभी एसिटिलीन के स्रोत के रूप में किया जाता है, जो ईथीलीन गैस की तरह एक पकने वाला एजेंट है। हालाँकि, यह कुछ देशों में अवैध है, क्योंकि कैल्शियम कार्बाइड से एसिटिलीन के उत्पादन में, संदूषण से अक्सर फॉस्फीन और आर्सेन का उत्पादन होता है। इन अशुद्धियों को एसिटिलीन गैस को अम्लीय कॉपर (II) सल्फेट समाधान के माध्यम से पारित करके हटाया जा सकता है, लेकिन, विकासशील देशों में, इस सावधानी की अक्सर उपेक्षा की जाती है।

कैल्शियम कार्बाइड का उपयोग बिग-बैंग तोप जैसी खिलौना तोपों के साथ-साथ बांस की तोपों में भी किया जाता है। नीदरलैंड में नए साल के आसपास दूध मथने के लिए कैल्शियम कार्बाइड का इस्तेमाल किया जाता है। कैल्शियम कार्बाइड, कैल्शियम फॉस्फाइड के साथ, फ्लोटिंग, स्व-प्रज्वलित नौसेना चमक  में उपयोग किया जाता है, जैसे होम्स समुद्री जीवन संरक्षण एसोसिएशन द्वारा उत्पादित।

कैल्शियम कार्बाइड का उपयोग मिट्टी की नमी की मात्रा निर्धारित करने के लिए किया जाता है। जब मिट्टी और कैल्शियम कार्बाइड को एक बंद दबाव सिलेंडर में मिलाया जाता है, तो मिट्टी में पानी की मात्रा कैल्शियम कार्बाइड के साथ प्रतिक्रिया करके एसिटिलीन छोड़ती है जिसके दबाव को नमी की मात्रा निर्धारित करने के लिए मापा जा सकता है। कैल्शियम कार्बाइड को व्यावसायिक रूप से तिल (पशु) विकर्षक के रूप में बेचा जाता है। जब यह पानी के संपर्क में आता है, तो उत्पन्न गैस मोल्स को दूर ले जाती है।

बाहरी संबंध

 * Calcium Carbide & Acetylene at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
 * Calcium Carbide Manufacturing
 * 2008 Material Safety Data Sheet