కాల్షియం కార్బైడ్

కాల్సియం కార్బైడ్ ఒకరసాయన సంయోగ పదార్థం.ఇది ఒక కర్బన రసాయన సమ్మేళనపదార్థం. కాల్సియం కార్బైడ్ రసాయన సంకేతపదం CaC2.కాల్సియం, కార్బన్ మూలకాల సమ్మేళనం వలన కాల్సియం కార్బైడ్ఏర్పడినది.కాల్సియం కార్బైడ్ నుండి పారిశ్రామికంగా ఎసిటిలిన్ వాయువును, కాల్సియం సైనమిడ్ ను ఉత్పత్తి చేయుదురు.శుద్ధమైన కాల్సియం కార్బైడు రంగులేని ఘనపదార్థం, కాని టెక్నికల్ గ్రేడ్ కాల్సియం కార్బైడ్ గ్రే లేదా బ్రౌన్ రంగులో ఉండును.ఇలాంటి టెక్నికల్ గ్రేడ్/సాంకేతిక స్థాయి సంయోగపదార్థంలో 80–85% వరకు కాల్సియం కార్బైడ్ ఉండి మిగిలినశాతంలో కాల్సియం ఆక్సైడ్ (CaO, కాల్సియం ఫాస్పైడ్ (Ca3P2 ), కాల్సియం సల్ఫైడ్ (CaS), కాల్సియం నైట్రైడ్ (Ca3N2),, సిలికాన్ కార్బైడ్ (SiC) వంటివి ఉండును.ఇలాంటి టెక్నికల్ గ్రేడ్/సాంకేతిక స్థాయి సంయోగపదార్థంలో తేమవలన అది వెల్లుల్లి వాసనను పోలిన ఘాటైన వాసన వెలువరించును.

కాల్సియం కార్బైడ్ను అసిటిలిన్ వాయువు ఉత్పత్తి చెయ్యుటకు, రసాయన ఎరువుల ఉత్పత్తిలో, ఉక్కు తయారీలో,, కార్బైడ్ దీపాలలో అసిటిలిన్ వాయుజనకానికై ఉపయోగిస్తారు.
భౌతిక ధర్మాలు
కాల్సియం కార్బైడ్ తెల్లని లేదా గ్రేరంగులో ఉండు ఘనపదార్థం. కాల్సియం కార్బైడు అణుభారం 64.099గ్రాములు/మోల్.25 °C వద్ద కాల్సియం కార్బైడ్ సాంద్రత 2.22 గ్రాములు/సెం.మీ3. ఈ సంయోగ పదార్థం ద్రవీభవన స్థానం 2,160 °C (3,920 °F;2,430 K)., బాష్పీభవన స్థానం 2,300 °C (4,170 °F; 2,570 K). కాల్సియం కార్బైడ్ నీటితో చర్య జరపడం వలన అసిటిలిన్ వాయువును విడుదల అగును. కాల్సియం కార్బైడ్ చతుస్కోణాకార స్పటికసౌష్టవాన్ని ప్రదర్శించును.

ఉత్పత్తి
పారిశ్రామికంగా కాల్సియం కార్బైడును విద్యుతు ఆర్క్‌ఫర్నేస్‌లో సున్నం,, కోక్ మిశ్రమాన్ని 2000°Cవద్ద వేడిచెయ్యడం/కాల్చడం ద్వారా ఉత్పత్తి చేస్తున్నారు.1892నుండి ఈ విధానంలోనే వాణిజ్య స్థాయిలో కాల్సియం కార్బైడును ఉత్పత్తి చేస్తున్నారు, ఇప్పటికీ ఈ ఉత్పత్తి విధానంలో ఎటువంటి మార్పులేదు.
CaO + 3C → CaC2 + CO
రెండు మూలకాల మధ్య రసాయన చర్య జరిగి సంయోగపదార్థం ఏర్పడుటకు కావలసిన అత్యధిక ఉష్ణోగ్రతను సాంప్రదాయపద్ధతిలో పొందటం ఆచరణరీత్యా సాధ్యం కాకపోవడంవలన గ్రాఫైట్ ఎలాక్త్రోడులను కలిగిన విద్యుతు ఆర్క్‌ఫర్నిస్‌లో మాత్రమే కాల్సియం కార్బైడును ఉత్పత్తి చేస్తున్నారు.ఇలా ఉత్పత్తి కాబడిన ముడిఉత్పత్తిలో 80% వరకు కాల్షియం కార్బైడు ఉండును.భారీ గడ్డ/ముద్దలాఉత్పత్తి అయిన కాల్సియం కార్బైడును కొన్ని మి.మీ సైజు నుండి 50 మి.మీ (సుమారు రెండుఅంగుళాలు) పరిమాణం వరకు ముక్కలుగా చేసెదరు. ఉత్పత్తి అయిన సంయోగ పదార్థం లోని కాల్సియం కార్బైడు శాతాన్ని, జలవిశ్లేషణ ద్వారా, అది ఉత్పత్తి చెయ్యు అసిటిలిన్ వాయువు పరిమాణం ఆధారంగా నిర్ధారిస్తారు.

ఉదాహారణకు బ్రిటీష్ ప్రమాణం ప్రకారం20 °C ఉష్ణోగ్రతవద్ద, 101 kPa వత్తిడివద్ద ఒకకిలో కాల్సియం కార్బైడు రసాయనపదార్థము 295లీటర్ల అసిటిలిన్ వాయువును ఉత్పత్తి చెయ్యాలి.జర్మనీ ప్రమాణం ప్రకారం 300 లీటర్లు/కిలోకు అసిటిలిన్ వాయువు ఉత్పత్తి కావాలి. కాల్సియం కార్బైడు లోని మలినాలలో సాధారణంగా ఫాస్ఫైడ్ ఉండును. ఈ ఫాస్ఫైడ్ జలవిశ్లేషణ వలన ఫాస్ఫిన్‌ను ఉత్పత్తి చేయును.com/emrw/9783527306732/ueic/article/a04_533/current/pdf Calcium Carbide, Bernhard Langhammer, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley Interscience. (Subscription required)

విద్యుతు ఆర్క్‌ఫర్నేస్ పద్ధతిలో కాల్సియం కార్బైడును తయారుచేయు పద్ధతిని 1892లో టి.ఎల్.విల్సన్ అనునతడు,, అదే సంవత్సరం హెచ్.మొయిస్సన్ (H. Moissan) అనునతడు స్వంతంత్రంగాకనుగొన్నాడు.

స్పటిక నిర్మాణం
శుద్ధమైన కాల్సియం కార్బైడు రంగులేని ఘనపదార్థం.సాధారణ ఉష్ణోగ్రత వద్ద సాధారణ స్పటికనిర్మాణం, రూపవికృతి పొందిన రాతి ఉప్పు సౌష్టావంతో, C22− యూనిట్‌లను సమాంతరంగా కలిగి ఉండును.

వినియోగం
అసిటిలిన వాయువు ఉత్పత్తి
thumb|right|గ్యాస్ వెల్ల్దింగు కై అసిటిలిన్ వాయుజనకం
thumb|right|కార్బైడు ల్యాంప్
కాల్సియం కార్బైడు నీటితో రసాయన చర్య జరపడం వలన అసిటిలిన్ వాయువు,, కాల్సియం హైడ్రాక్సైడ్ ఏర్పడును.విషయాన్ని 1862లో ఫ్రెడ్రిచ్ హోలెర్ (Friedrich Wöhler ) అనునతడు కనుగొన్నాడు.
CaC2 + 2 H2O → C2H2 + Ca (OH) 2
ఈ రసాయనచర్యను ఆలంబనగా చేసుకొని తరువాతి కాలంలో పారిశ్రామికంగా అసిటిలిన్ వాయును పలు పరిశ్రమలలో కాల్షియం కార్బైడు నుండి ఉత్పత్తి చెయ్యడం ప్రారంభమైంది.

వర్తమాన కాలంలో మీథెన్ ను పాక్షికంగా దహించడం వలన అసిటిలిన్ వాయువు ఉత్పత్తి చేస్తున్నారు.లేదా హైడ్రోకార్బన్ లను విచ్చితి చేయునపుడు ఇథైలిన్ స్ట్రీమ్‌లో పక్కఉత్పత్తిగా అసిటిలిన్ వాయువు జనించును.ఈ పద్ధతిలో సంవత్సరానికి 0.4 మిలియను టన్నులవరకు ఉత్పత్తి అగుచున్నది. ఇప్పటికీ చైనా దేశంలోని పాలివినైల్ క్లోరైడ్ ఉత్పత్తి చెయ్యు రసాయనపరిశ్రమలకు అవసరమైన అసిటిలిన్ వాయువును ఉత్పత్తి చెయ్యుటకు కాల్సియం కార్బైడు ముఖ్యవనరుగా ఉన్నది. క్రమేనా చైనాలో కాల్సియం కార్బైడు ఉత్పత్తి ప్రమాణం పెరుగుచున్నది. 2005లో 8.94 మిలియను టన్నులు ఉత్పత్తి అయ్యినది. చైనా 17మిలియను టన్నుల ఉత్పత్తిసామార్ధ్యం కల్గిఉన్నది.

అమెరికా, యూరోప్, జపాన్ దేశాలలో కాల్సియం కార్బైడు వినియోగం తగ్గుముఖం పట్టినది.  అమెరికాలో 1990లో కాల్సియం కార్బైడు ఉత్పత్తి 0.236 మిలియను టన్నులు.

కాల్సియం సైనమిడ్ తయారీ
అధికఉష్ణోగ్రత వద్ద కాల్షియం కార్బైడు చర్యవలన కాల్సియం సైనమిడ్ (calcium cyanamide) ఏర్పడును.
CaC2 + N2 → CaCN2 + C
కాల్సియం సైనమిడ్ ను రసాయనఎరువుగా ఉపయోగిస్తారు.కాల్సియం సైనమిడ్ జలవిశ్లేషణ చెందటం వలన సైనమిడ్ (H2NCN) ఏర్పడును.

ఉక్కు ఉత్పత్తిలో
ఇనుమును (పిగ్ ఐరన్, కాస్ట్ ఐరన్,, ఉక్కు) ఉత్పత్తి చేయ్యునపుడు డిసల్ఫరిజేసన్ చెయ్యుటకు కాల్షియం కార్బైడును ఉపయోగిస్తారు.ఉక్కు తయారీలో ద్రవఇనుములో రద్దు/తుక్కు (scrap) నిష్పత్తిని పెంచుటకు ఇంధనంగా ఉపయోగిస్తారు. శక్తివంతమైన డిఆక్సిడైజరుగా ఉపయోగిస్తారు.
కార్బైడు లాంపులు/దీపాలలో
కాల్సియం కార్బైడును కార్బైడు ల్యాంప్/దీపాలలో అసిటిలిన్ వాయుజనకంగా ఉపయోగిస్తారు. కాల్సియం కార్బైడును పైన నీటిని నెమ్మదిగా పడేలా చేసి, విడుదల అగు అసిటిలిన్ వాయువును మండించి, వెలువడు ప్రకాశ కాంతిని దీపకాంతిగా వాడెదరు. కొవ్వొత్తులకన్న కార్బైడు లాంపులు నిలకడ కలిగిన, ప్రకాశవంతమైన కాంతిని ఇచ్చినప్పటికీ బొగ్గు గనులలో కార్బైడు లాంపులు ఉపయోగించడం ప్రమాదకరం. ఇప్పటికి స్లేట్/బలపపుఱాయి, రాగి,, తగరం ఖనిజపు గనులలో కార్బైడు లాంపులను ఉపయోగిస్తున్నారు. వర్తమాన కాలంలో విద్యుతుదీపాలను కార్బైడులాంపుల స్థానంలో వినియోగిస్తున్నారు.

అయినప్పటికీ ఆర్థికంగా వెనుకబడిన దేశాలలోని, ఉదాహరణకు పోటోసి ( Potosí, బొలీవియా (Bolivia) సమీపంలోని వెండి గుహ/గనులలో కార్బైడు లాంపులనే వినియోగిస్తునారు.
మోటారు వాహనాలు, మోటరు సైకిళ్ళను కనుగొన్న ప్రారంభకాలంలో మొదట హెడ్‌లైట్లలో కార్బైడు లాంపులనే వాడెవారు, తరువాత విద్యుత్తు లైట్లు వచ్చాయి.

కృత్రిమంగా పండ్లను మాగబెట్టుట
కొందరు వ్యాపారులు పండ్లను కృత్రిమంగా మాగబెట్టుటకై కాల్సియం కార్బైడును వాడుచునారు. కాల్షియం కార్బైడ్‌ ఉపయోగించి పండించిన పండ్లను తినడం ఆరోగ్యానికి హానికరము.కాల్షియం కార్బైడ్ వినియోగించి మాగబెట్టిన మామిడి పండ్లను తిన్న వారి ఆరోగ్యం దెబ్బ తింటుంది. మనుషుల ఆరోగ్యానికి హాని కలిగించే కాల్షియం కార్బైడ్ వాడకాన్ని ప్రభుత్వం నిషేధించినప్పటికీ వ్యాపారులు ఈ ప్రమాదకరమైన పద్ధతిని అలాగే కొనసాగిస్తున్నారు.ఇప్పటికే భారత్ సహా అనేక దేశాలు కాల్షియం కార్బైడ్‌తో కాయల్ని మాగబెట్టడాన్ని నిషేధించాయి. ఆహార కల్తీ నిరోధక చట్టంలోని సెక్షన్ 44 ఏఏ ప్రకారం ఎసిటిలిన్ వాయువుతో (వాడుకలో కార్బైడ్ వాయువు) కృత్రిమంగా మాగబెట్టిన పండ్లను అమ్మడం నేరం.

ఇతర ఉపయోగాలు
బిగ్ బ్యాంగ్ కానోన్,, బాంబో కానోన్ వంటి ఆట ఫిరంగుల్లో (toy cannons) కాల్సియం కార్బైడును ఉపయోగిస్తారు
కాల్సియం కార్బైడును కాల్సియం ఫాస్ఫైడ్తో కలిపి నావికా దళం ఉపయోగించే తేలియాడే, స్వయంగా మండు సంకేత జ్వాలనిచ్చు ఉపకరణాలలో ఉపయోగిస్తారు. ఇటువంటి వాటిని హోమ్స్ మరైన్ లైఫ్ ప్రొటక్షన్ అసోసియేసన్ వారు ఉత్పత్తి చేస్తున్నారు.
ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద కాల్సియం కార్బైడు నీటితో రసాయనచర్య వలన అసిటిలిన్ వాయువు ఏర్పడదు, బదులుగా కాల్సియం కార్బోనేట్, కార్బన్ డయాక్సైడ్,, హైడ్రోజన్ వాయువు ఏర్పడును.
చిన్నచిన్న వర్క్ షాపులలో లోహలను గ్యాస్ వెల్డింగు చెయ్యుటకు కావాలసిన అసిటిలిన్ వాయువును కాల్సియం కార్బైడును ఉపయోగించి ఉత్పత్తి చేసెదరు.
ఇవికూడా చూడండి
కాల్సియం
అసిటిలిన్

మూలాలు

వర్గం:రసాయన శాస్త్రం
వర్గం:కర్బన సమ్మేళనాలు
వర్గం:కాల్షియం సమ్మేళనాలు