電解石
電解石是CaC?(Electrolytic calcium carbide tone),俗稱電石。純電解石是一種無色透明的晶體,分子量為64.1 g/摩爾密度為2.16 g/Cm3,熔點為21603356℃,無色無味。工業(yè)電解石是一種堅硬的石塊,顏色有灰色棕色紫色和紅褐色;但吸水后失去光澤,變成灰白色粉末,質(zhì)量下降。工業(yè)電解石是由難聞的刺鼻氣味制成的;它具有導電性,純度越高,導電性越強。電解石遇水易燃易爆。電解石能與氣態(tài)單質(zhì)反應(氫氣和氮氣等)金屬單質(zhì)(鉛、錫、鋅、鐵等金屬的氧化物)化合物(水和氨水等)發(fā)生反應。
電解石是用電熱法制備的,工業(yè)上用電爐加熱生石灰和焦炭。電解石是一種重要的基礎化工原料,廣泛應用于有機合成、農(nóng)藥生產(chǎn)、冶金等眾多領域。在有機合成領域,它被稱為“有機合成工業(yè)之母”的美譽;在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域,電解石合成的石灰氮可以改良酸性土壤,電解石釋放的乙炔可以調(diào)節(jié)植物生長,提高肥料利用率;電石在冶金工業(yè)中直接用作還原劑和脫硫劑,特別是在煉鋼和合金制造中。電解石會刺激眼睛和呼吸系統(tǒng),并會灼傷皮膚。
發(fā)展歷史 編輯本段
電解石的發(fā)現(xiàn)可以追溯到1862年,當時人們使用鋅、鈣和碳合金被加熱以生產(chǎn)電解石。世界上電解石的鼎盛時期出現(xiàn)在20世紀60年代初但由于石油工業(yè)的發(fā)展,發(fā)達國家的石油乙烯路線逐漸占據(jù)主導地位,而電石工業(yè)迅速衰落。由于中國資源短缺,煤炭資源和石灰石資源相對豐富,全球電石的生產(chǎn)和消費主要集中在中國。1892年5月2日,加拿大發(fā)明家托馬斯·利奧波德·威爾森(Thoma L. Wilon treet, 1860-1915)在尋找原鋁的生產(chǎn)工藝時,我偶然發(fā)現(xiàn)了制備電石的電弧工藝。當?shù)仄髽I(yè)家詹姆·特納·莫爾黑德(杰米 特納 更多的頭 1840-1908)從1894年到1896年,世界 中國第一家生產(chǎn)電石的工廠建成投產(chǎn)。從那時起,電解石的生產(chǎn)在世界各地流行起來。
結(jié)構(gòu)特征 編輯本段
電解石是一種具有四種晶體結(jié)構(gòu)的離子晶體化合物,最常見的是四方晶系,在298K至270K之間穩(wěn)定在其四方晶體結(jié)構(gòu)中,[:C=C:]2-離子和Ca2交替排列,鈣離子的配位數(shù)為10,c-C鍵 的長度為120 pm,Ca 與C之間的距離為259-282pm。 由于與Ca2的強靜電相互作用而具有高晶格能,幾乎所有溶劑都可以通過離子的溶劑化作用分散和破壞其晶格結(jié)構(gòu)。
理化性質(zhì) 編輯本段
物理性質(zhì)
電解石,俗稱電石和碳化鈣。純電石無色無味;不溶于任何已知的溶劑;分子質(zhì)量為64.1 g/摩爾密度為2.16 g/立方厘米,熔點為21603356℃;在20-4403356℃時的平均比熱容為1047 焦耳/kg.K)熔化熱是1470 J/g;相對密度為2.16 g/cm3;莫氏硬度為3,布氏硬度為40。
工業(yè)電解石含有不同類型的雜質(zhì)(如:CaO、、P、Fe?O?、Al?O?等)呈現(xiàn)灰色棕色紫色紅褐色;這些不同顏色的電解石吸水后會失去光澤,變成灰色粉末。熔點溫度也不同;相對密度在2.2-2.4 g/cm3;雜質(zhì)含量越高,硬度越大。工業(yè)電解石具有導電性通常,電石含量越高,導電性越好。
應用領域 編輯本段
工業(yè)領域
有機合成化學工業(yè)
電解石技術(shù)成熟、簡單、方便和廣泛用作合成有機化合物的原料,但它消耗大量的電力。
電解石與水反應生成高純度乙炔;氯乙烯可以由乙炔合成、醋酸乙烯、乙醛、丙烯腈、丙烯酸及其酯、氯丁二烯、異戊二烯、丁二醇等;這些原料可以進一步合成合成橡膠、合成樹脂、合成纖維和各種精細化工產(chǎn)品的原料和中間體。
其中,氯乙烯和有機過氧化物都可以發(fā)生均聚反應,在工業(yè)上廣泛用于生產(chǎn)PVC(合成塑料聚合物)此外,氯乙烯和丙烯腈、偏氯乙酸、醋酸乙烯酯等被用作絕緣材料、涂料、粘合劑等,來制造合成纖維、薄膜;它也可以用作反應中間體或溶劑。
電解石與氮氣在1000℃下反應可制得堿性肥料氰氨化鈣(石灰氮),適用于酸性土壤。氰氨化鈣在工業(yè)上也常用于生產(chǎn)一系列氰化物,如三聚氰胺、雙氰胺等。
焊接與切割金屬
乙炔-氧氣火焰的溫度高達30003356℃,廣泛用于焊接和切割金屬。
冶金工業(yè)
在冶金工業(yè)中,20世紀70年代后,電解石和硫化物被廣泛用作脫硫劑來生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼。脫硫率高達90%,脫硫用量為石灰用量的05.5倍左右。
其他工業(yè)領域
由電解石制成的爐磚可用作煉鋼爐的襯里,粉狀電石可用作分析水的試劑,例如:建筑工程用水分測量劑。
農(nóng)業(yè)領域
同時,電解石可以分解乙炔,乙炔與果實自生生產(chǎn)中的催化物質(zhì)乙烯具有相似的結(jié)構(gòu),可以調(diào)節(jié)作物的生長發(fā)育階段,促進作物器官的生長和果實繁殖的發(fā)展;刺激根系的生長,從而增加與土壤的接觸面積,獲得更多的養(yǎng)分;而且乙炔可以抑制胺氧化酶的活性,進一步抑制硝化和反硝化作用,減少氮的損失,使氮被NH4取代-n形態(tài)可以長期保持,促進氮肥研究。
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