碳化鈣(英語:Calcium carbide),又稱乙炔鈣化學式為CaC2,是電石(又稱電土)的主要成分。電石是一種呈綠色或灰黑色的粉末或塊狀固體,帶有大蒜味,工業上常用電石與混合製取乙炔氣體;亦被應用於冶煉工業,作為還原劑和脫硫劑。碳化鈣遇水易燃,如向其加入過量的,會生成氫氧化鈣(Ca(OH)2)和乙炔(C2H2)。

碳化鈣
IUPAC名
Calcium acetylide
乙炔鈣
系統名
Calcium ethynediide
別名 電石
識別
CAS號 75-20-7  checkY
PubChem 6352
ChemSpider 6112
SMILES
 
  • [Ca+2].[C-]#[C-]
InChI
 
  • 1/C2.Ca/c1-2;/q-2;+2
InChIKey UIXRSLJINYRGFQ-UHFFFAOYAI
性質
化學式 CaC2
莫耳質量 64.099 g/mol g·mol⁻¹
外觀 白色粉末至灰黑色晶體
密度 2.22 g/cm3
熔點 2160 °C(2433 K)
沸點 2300 °C(2573 K)
溶解性 分解
結構
晶體結構 四方 [1]
空間群 D174h, I4/mmm, tI6
配位幾何 6
熱力學
ΔfHm298K −63 kJ·mol−1
S298K 70 J·mol−1·K−1
危險性
NFPA 704
3
3
2
W
閃點 305 °C (乙炔)
若非註明,所有數據均出自標準狀態(25 ℃,100 kPa)下。
電石
碳化鈣化學試劑
CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2
CaC2 + H2O → CaO+C2H2

製法

電石可由生石灰(氧化鈣)與混合後在電爐中加熱至約2000 °C反應製得。

CaO + 3C → CaC2 + CO

對人體健康危害

碳化鈣如直接與眼睛接觸,可能會引致流淚、結膜發紅等不適情況。亦有可能會導致眼睛表面輕微磨損。如吸入碳化鈣可引致劇烈咳嗽及鼻痛,對部份人會造成肺部損害;碳化鈣氣霧則可引致上呼吸道嚴重不適。如誤服可導致腸胃不適,亦可能會損害肝臟及腎臟等器官。如碳化鈣液體接觸到濕潤的皮膚,會刺激及灼傷皮膚。

生活應用

(1)電石與水反應生成的乙炔可以合成許多有機化合物例如:合成橡膠人造樹脂丙酮烯酮炭黑等;同時乙炔一氧焰廣泛用於金屬的焊接和切割。

(2)加熱粉狀電石與氮氣時,反應生成氰氨化鈣,即石灰氮: CaC2 + N2 → CaCN2 + C , ΔH = -296kJ/mol 石灰氮是製備氨基氰的重要原料。加熱石灰氮 與食鹽反應生成的熔體用於採金及有色金屬工業。

(3)電石本身可用於鋼鐵工業的脫硫劑。

(4)生產聚氯乙烯(PVC),電石法生產聚氯乙烯利用電石(碳化鈣CaC2),遇水生成乙炔(C2H2),將乙炔與氯化氫(HCl)合成制出氯乙烯單體(CH2=CHCl),再通過聚合反應使氯乙烯生成聚氯乙烯—[CH2—CHCl]n—的化學反應方法。

(5)舊時礦工下礦,將電石放入鐵罐之中利用生成的乙炔(C2H2)製作成電石燈。

磺火捕魚

磺火捕魚又稱「蹦火仔」、「蹦魚」或「磺仔火捕魚」,在1930~1940年代的臺灣(金山野柳石門一帶)頗為盛行,主要利用電石(電土、電火石、磺石)加水產生乙炔氣體,一點火就會發出強光及響聲,再利用魚強烈之趨光性,吸引在海表層洄游之青鱗魚(青鱗仔,俗稱沙丁魚的一種)等魚群聚集,最後將火光漸漸熄滅引魚群進入網(叉手網焚寄網)內。每年5月至8月是捕撈的青鱗魚的季節,這種「噴火船」捕魚法據說是全世界唯一,在臺灣已有70、80年的歷史,全盛時期有二十多艘,受到氣候、環境變遷(作業辛苦,收入也不固定,一年只能捕四個月,只能捕獲表層較低經濟價值的青麟魚及電石成本較高)的影響,造成磺火捕撈法慢慢失傳的原因,目前全臺僅剩四艘作業漁船(新北市金山區磺港)。每日天黑至隔日凌晨3~4點,觀眾或攝影者不需要上船欣賞,從海岸邊便能觀看漁民引火誘魚再捕撈過程,尤其是成千上萬的魚群,隨著火光及點火「蹦」的一聲瞬間瘋狂衝出海面,場景更是壯觀且具視覺美感。

電石燈

 
點亮電石燈

電石燈,英文稱為 Carbide lamps 或 acetylene gas lamps,又稱為「電土燈」、「水火燈」、「瓦斯燈」[2],是一種利用碳化鈣與水産生乙炔來燃燒的燈具。在電燈未普及的年代,由於它不容易被強風吹熄所以經常被用在戶外場合,如夜間戶外照明、攜帶式鐵路號誌燈(合図灯)、燈塔、汽車和自行車頭燈等。

水果催熟

電石在接觸到水或潮濕的空氣時會產生乙炔。電石催熟,操作簡單,但其用量無法正確的掌握,因電石在催熟48小時以後仍然無法完全溶解,使用者大都只憑經驗使用,且果實在靠近電石的地方容易有灼傷的現象發生,甚至有發生爆炸的危險。

電石催熟的方法為將紙箱內層敷上水泥紙,後將電石以報紙包上置於紙箱之最下層,電石的用量約200公克配20公斤果實,再將硬熟的果實置於箱內後以水泥紙包紮密封,不可漏氣。紙箱之上方以棉被或布袋覆蓋,視品種之不同,經48~72小時後即可完成催熟的作業,催熟率可達 90%以上。此種方法效果穩定,適用於小量果實之催熟處理。

如數量多時,可以透氣之塑膠籠盛裝硬熟果,地面墊上水泥柱或木材數支,其尺寸約12×15公分.長度不拘,將電石以報紙包紮置於兩支水泥柱之中問,後將盛裝的硬熟果籠置於柱上,高度三層籠高(約120公分),依序排列,四周以棉被或布袋或催熟專用之催熟被覆蓋,必須注意覆蓋得密不通風,但切忌使用不透氣的資材如塑膠布類覆蓋,以免妨礙水分之蒸發而影響催熟之效果,如此視品種及成熟度之不同,經48~72小時之催熟後即可達到轉色、軟熟而具有商品價值。

現在商業上已改為將水果放到冷藏庫,控制在17攝氏度的溫度,用食用酒精催熟,約7天後即變熟可出貨上市,此法較電土來得安全、低成本[3]。因電石催熟法的危險性,印度等國家規定禁止用碳化鈣進行催熟,但是仍有人嘗試以此種方式進行水果催熟。

玩具砲

大爆炸加農砲(Big-Bang Cannon)是20世紀初(1912年)美國上市的一種安全玩具大砲,目前仍在生產,它是利用碳化鈣與化學反應乙炔氣體產生猶如真實大砲的聲響。

參考

  1. ^ Massalimov, I. A.; Kireeva, M. S.; Sangalov, Yu. A. Structure and Properties of Mechanically Activated Barium Peroxide. Inorganic Materials. 2002, 38 (4): 363. doi:10.1023/A:1015105922260. 
  2. ^ 臺灣月刊雙月電子報99年4月號目錄-【懷舊系列】之7-電土燈. [2013-08-01]. (原始內容存檔於2013-10-14). 
  3. ^ 電土催熟香蕉引爆炸 專家:太落伍了
  • 《綠十字》第十八卷,第一期,2008年一月二月,第31-32頁(化學品安全資料簡表),香港職業安全健康局

外部連結