KALSIUM KARBIDA (CAC2): STRUKTUR, SIFAT, PRODUKSI, PENGGUNAAN - KIMIA - 2025

The kalsium karbida adalah senyawa anorganik yang terdiri dari unsur-unsur kalsium (Ca) dan karbon (C). Rumus kimianya adalah CaC ₂ . Ini adalah padatan yang tidak berwarna sampai putih kekuningan atau keabu-abuan, dan bahkan hitam tergantung pada kotoran yang dikandungnya.

Salah satu reaksi kimia terpenting CaC ₂ adalah yang terjadi dengan air H ₂ O, di mana ia membentuk asetilen HC≡CH. Untuk alasan ini digunakan untuk mendapatkan asetilen secara industri. Karena reaksi yang sama dengan air, ini digunakan untuk mematangkan buah, dengan senjata palsu dan suar angkatan laut.

Kalsium karbida padat CaC ₂ . Ondřej Mangl / Domain publik. Sumber: Wikimedia Commons.

Reaksi CaC ₂ dengan air juga menghasilkan lumpur yang berguna untuk pembuatan klinker (komponen semen), yang menghasilkan lebih sedikit karbon dioksida (CO ₂ ) dibandingkan dengan metode tradisional dalam memproduksi semen.

Dengan nitrogen (N ₂ ), kalsium karbida membentuk kalsium sianamida, yang digunakan sebagai pupuk. CaC ₂ juga digunakan untuk menghilangkan sulfur dari paduan logam tertentu.

Beberapa waktu lalu CaC ₂ digunakan pada apa yang disebut lampu karbida, tetapi ini tidak lagi umum karena berbahaya.

Struktur

Kalsium karbida adalah senyawa ionik dan terdiri dari ion kalsium Ca ²⁺ dan ion karbida atau asetilida C ₂ ^2- . Ion karbida terdiri dari dua atom karbon yang dihubungkan oleh ikatan rangkap tiga.

Struktur kimia kalsium karbida. Penulis: Hellbus. Sumber: Wikimedia Commons.

Struktur kristal CaC ₂ berasal dari kubik (seperti natrium klorida NaCl), tetapi karena ion C ₂ ^2- memanjang, struktur menjadi terdistorsi dan menjadi tetragonal.

Tata nama

• Kalsium karbida
• Kalsium karbida
• Kalsium asetilida

Properti

Keadaan fisik

Padatan kristalin yang bila murni tidak berwarna, tetapi bila terkontaminasi senyawa lain dapat berwarna putih kekuningan atau keabu-abuan sampai hitam.

Kalsium karbida CaC ₂ dengan kotoran. Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Sumber: Wikimedia Commons.

Berat molekul

64,0992 g / mol

Titik lebur

2160 ºC

Titik didih

CaC ₂ mendidih pada suhu 2300ºC dengan dekomposisi. Titik didih harus diukur di bawah atmosfer lembam, yaitu tanpa oksigen atau uap air.

Massa jenis

2,22 g / cm ³

Sifat kimiawi

Kalsium karbida bereaksi dengan air membentuk asetilen HC≡CH dan kalsium hidroksida Ca (OH) ₂ :

CaC ₂ + 2 H ₂ O → HC≡CH + Ca (OH) ₂

Asetilen mudah terbakar, oleh karena itu dengan adanya kelembaban CaC ₂ dapat mudah terbakar. Namun, jika sudah kering tidak.

Kalsium karbida CaC ₂ dengan air membentuk asetilen HC≡CH, senyawa yang mudah terbakar. Kristina Kravets / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Sumber: Wikimedia Commons.

Kalsium karbida bereaksi dengan nitrogen N ₂ membentuk kalsium sianamida CaCN ₂ :

CaC ₂ + N ₂ → CaCN ₂ + C

Memperoleh

Kalsium karbida diproduksi secara industri dalam tungku busur listrik mulai dari campuran kalsium karbonat (CaCO ₃ ) dan karbon (C) yang diatur pada suhu 2000 ° C. Reaksinya diringkas seperti ini:

CaCO ₃ + 3 C → CaC ₂ + CO ↑ + CO ₂ ↑

Atau juga:

CaO + 3 C → CaC ₂ + CO ↑

Dalam tungku busur listrik, busur listrik dihasilkan di antara dua elektroda grafit, yang menahan suhu tinggi yang terbentuk. Sebuah kalsium karbida dengan kemurnian 80-85% diperoleh.

Aplikasi

Dalam produksi asetilena

Secara industri, reaksi kalsium karbida dengan air digunakan untuk menghasilkan asetilen C ₂ H ₂ .

CaC ₂ + 2 H ₂ O → HC≡CH + Ca (OH) ₂

Ini adalah penggunaan kalsium karbida yang paling penting. Di beberapa negara, asetilena sangat dihargai karena memungkinkan produksi polivinil klorida, yang merupakan sejenis plastik. Selanjutnya asetilen digunakan untuk pengelasan pada temperatur tinggi.

Api asetilen HC≡CH untuk mengelas logam pada suhu yang sangat tinggi. Penulis: Shutterbug75. Sumber: Pixabay.

Dalam mengurangi emisi CO

Sisa-sisa yang diperoleh dari memperoleh asetilen mulai dari CaC ₂ (juga disebut "lumpur kalsium karbida" atau "residu kalsium karbida") digunakan untuk mendapatkan klinker atau beton.

Lumpur kalsium karbida memiliki kandungan kalsium hidroksida (Ca (OH) ₂ ) yang tinggi (sekitar 90%), sebagian kalsium karbonat (CaCO ₃ ) dan memiliki pH lebih dari 12.

Residu kalsium karbida dapat digunakan dalam kegiatan konstruksi untuk menyiapkan beton, sehingga mengurangi pembentukan CO ₂ di industri ini. Penulis: Engin Akyurt. Sumber: Pixabay.

Karena alasan ini, ia dapat bereaksi dengan SiO ₂ atau Al ₂ O _3, membentuk produk yang mirip dengan yang diperoleh melalui proses hidrasi semen.

Salah satu aktivitas manusia yang menghasilkan emisi CO ₂ paling banyak adalah industri konstruksi. CO ₂ dihasilkan dengan dilepaskan dari kalsium karbonat selama reaksi membentuk beton.

Penggunaan lumpur kalsium karbida untuk menggantikan kalsium karbonat (CaCO ₃ ) telah terbukti dapat mengurangi emisi CO ₂ hingga 39%.

Dalam memperoleh kalsium sianamida

Kalsium karbida juga digunakan secara industri untuk mendapatkan kalsium sianamida CaCN ₂ .

CaC ₂ + N ₂ → CaCN ₂ + C

Kalsium sianamida digunakan sebagai pupuk, karena dengan air tanah ia diubah menjadi sianamida H2N = C = N, yang menyediakan nitrogen bagi tanaman, nutrisi penting bagi tanaman.

Dalam industri metalurgi

Kalsium karbida digunakan untuk menghilangkan belerang dari paduan seperti feronikel. CaC ₂ dicampur dengan paduan cair pada 1550 ° C. Sulfur (S) bereaksi dengan kalsium karbida dan menghasilkan kalsium sulfida CaS dan karbon C:

CaC ₂ + S → 2 C + CaS

Penghilangan belerang disukai jika pencampuran efisien dan kandungan karbon dalam paduan rendah. Kalsium sulfida CaS mengapung di permukaan paduan cair dari mana ia tertuang dan dibuang.

Dalam berbagai kegunaan

Kalsium karbida telah digunakan untuk menghilangkan belerang dari besi. Juga sebagai bahan bakar dalam produksi baja dan sebagai deoxidizer yang kuat.

Ini digunakan untuk mematangkan buah. Asetilen dihasilkan dari kalsium karbida dengan air, yang menginduksi pematangan buah-buahan, seperti pisang.

Pisang dapat dimatangkan menggunakan kalsium karbida CaC ₂ . Penulis: Alexas Fotos. Sumber: Pixabay.

Kalsium karbida digunakan dalam senjata tiruan untuk menyebabkan suara ledakan keras yang menjadi ciri khas mereka. Di sini juga digunakan pembentukan asetilena, yang meledak dengan percikan api di dalam perangkat.

CaC ₂ digunakan untuk menghasilkan sinyal lepas pantai dalam suar angkatan laut yang dapat menyala sendiri.

Penggunaan dihentikan

CaC ₂ telah digunakan dalam apa yang disebut lampu karbida. Pengoperasian ini terdiri dari meneteskan air pada kalsium karbida untuk membentuk asetilen, yang menyala dan dengan cara ini memberikan cahaya.

Lampu ini digunakan di tambang batu bara, tetapi penggunaannya dihentikan karena adanya gas metana CH ₄ di tambang tersebut. Gas ini mudah terbakar dan api dari lampu karbida dapat menyala atau meledak.

Lampu CaC ₂ kalsium karbida . SCEhardt / Domain publik. Sumber: Wikimedia Commons.

Mereka banyak digunakan di tambang batu tulis, tembaga dan batu timah, dan juga di mobil, sepeda motor, dan sepeda awal, sebagai lampu depan atau lampu depan.

Saat ini sudah diganti dengan lampu listrik atau bahkan lampu LED. Namun, mereka masih digunakan di negara-negara seperti Bolivia, di tambang perak Potosí.

Resiko

Kalsium karbida CaC ₂ kering tidak mudah terbakar tetapi dengan adanya uap air ia dengan cepat membentuk asetilen.

Untuk memadamkan api di hadapan CaC _2, jangan pernah menggunakan air, busa, karbon dioksida, atau alat pemadam halogen. Pasir atau natrium atau kalsium hidroksida harus digunakan.

Referensi

1. Ropp, RC (2013). Golongan 14 (C, Si, Ge, Sn, dan Pb) Senyawa Alkali Tanah. Kalsium Karbida. Dalam Ensiklopedia Senyawa Alkaline Earth. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
2. Pohanish, RP (2017). C. Kalsium Karbida. Dalam Sittig's Handbook of Toxic and Hazardous Chemicals and Carcinogens (Edisi Ketujuh). Dipulihkan dari sciencedirect.com.
3. Sun, H. et al. (2015). Sifat Residu Kalsium Karbida yang Terbakar Secara Kimiawi dan Pengaruhnya pada Sifat Semen. Bahan 2015, 8, 638-651. Dipulihkan dari ncbi.nlm.nih.gov.
4. Nie, Z. (2016). Penilaian Bahan Ramah Lingkungan dan Siklus Hidup. Studi Kasus: Analisis Emisi CO ₂ Klinker Sludge Kalsium Karbida. Dalam Manufaktur Hijau dan Berkelanjutan dari Material Canggih. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
5. Crundwell, FK Et al. (2011). Memurnikan Feronikel Cair. Penghapusan Belerang. Dalam Metalurgi Ekstraktif untuk Logam Grup Nikel, Kobalt dan Platinum. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
6. Tressler, RE (2001). Keramik Struktural dan Termostruktur. Karbida. Dalam Ensiklopedia Ilmu dan Teknologi Material. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
7. Cotton, F. Albert dan Wilkinson, Geoffrey. (1980). Kimia Anorganik Lanjut. Edisi keempat. John Wiley & Sons.