碳化鈣
| 碳化鈣 | |
|---|---|
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| IUPAC名 Calcium acetylide 乙炔鈣 | |
| 系統名 Calcium ethynediide | |
| 別名 | 電石 |
| 識別 | |
| CAS號 | 75-20-7 
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| PubChem | 6352 |
| ChemSpider | 6112 |
| SMILES |
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| InChI |
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| 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（水） | 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 | |
| ΔfHm⦵298K | −63 kJ·mol−1 |
| S⦵298K | 70 J·mol−1·K−1 |
| 危險性 | |
| NFPA 704 |
 3
3
2
|
| 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。 | |
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，工業上常用電石與水混合製取乙炔氣體；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，如向其加入過量的水，會生成氫氧化鈣（Ca(OH)2）和乙炔（C2H2）。
- CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2
- CaC2 + H2O → CaO+C2H2
製法
[編輯]電石可由生石灰（氧化鈣）與碳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
[編輯]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
[編輯]（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
[編輯]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（叉手網或焚寄網）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（新北市的金山區磺港）。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
[編輯]
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
[編輯]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
[編輯]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，它是利用碳化鈣與水化學反應出乙炔氣體產生猶如真實大砲的聲響。
參考
[編輯]- ^ 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.
- ^ 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）.
- ^ 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
[編輯]- 電石燈示範影片 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- 磺火捕魚影片1 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- 磺火捕魚影片2 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- 金山蹦火仔
- Official website of Conestoga Company Big-Bang Cannons 官網 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- Short YouTube video of a Big-Bang Cannon being fired 示範影片 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- The Toy Cannon Museum 博物館 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
