Karbid vápníku byl objeven jako prvek v roce 1862, v důsledku experimentu vědci získali světle šedý prvek, který neměl žádné známky kovu. Později se uhličitan vápenatý začal hojně využívat při výrobě různých produktů. Materiál je na trhu prezentován ve dvou formách: kámen nebo prášek.
Vlastnosti
Acetylenid vápenatý má krystalickou strukturu. V čisté formě se produkt začíná tavit při teplotách nad 2500 °C, pokud jsou přidány nečistoty, tato hranice klesá. Karbid vápníku lze ve většině případů zakoupit v pevném stavu, mnohem méně často je prezentován jako prášek. Látka rychle absorbuje vlhkost, což je doprovázeno prudkou chemickou reakcí, při které se složka zcela rozloží. Krystaly karbidu aktivně reagují s mnoha prvky pouze při zahřátí.
přihláška
- V zemědělsko-průmyslovém komplexu – pro výrobu hnojiv nebo jako regulátor růstu rostlin.
- V syntetických komponentech působí jako spojovací prvek.
- Používá se při redukci kovů alkalických skupin.
- Používá se pro svařování plynem.
- Je jednou ze součástí při výrobě výrobků z litiny, oceli nebo keramiky.
- Je součástí tvrdých slitin, ze kterých se nástroje vyrábí.
Opatrování
Dodávka po celém Rusku se provádí různými způsoby dopravy, pokud je karbid vápníku zakoupen ve velkém, ale existuje řada funkcí, které je třeba vzít v úvahu při přepravě a skladování. Prášek se okamžitě rozpouští ve vodě, proto je nutné používat vzduchotěsné nádoby a vyhýbat se vlhkosti. V okamžiku reakce se stává výbušným. Ke skladování se používají speciální nádoby. Při umístění látky do skladu existuje také řada dalších funkcí:
- Uvolňuje acetylen, který má omamné vlastnosti a stává se výbušným.
- Při balení velkých objemů je balení věnována velká pozornost.
- Při otevírání obalu dávejte pozor, abyste nepoužili nástroj, který by mohl vytvořit jiskru.
- Pokud se látka dostane na kůži nebo sliznici, okamžitě místo omyjte a ošetřete speciálním hojivým krémem.
Bezpečnostní požadavky
Třída nebezpečnosti | 1 |
Základní vlastnosti | Při interakci s vodou se karbid vápníku rozkládá, uvolňuje acetylen a hydrát oxidu vápenatého, při kontaktu s oxidačními činidly také uvolňuje acetylen a zahřívá se. Acetylen je lehčí než vzduch a může se hromadit ve špatně větraných prostorách na vysokých místech. |
Nebezpečí výbuchu a požáru | Acetylen je hořlavý a výbušný, snadno reaguje se solemi stříbra, mědi a rtuti za vzniku nestabilních výbušných aceteleneidů. Acetylen má schopnost samovolně se vznítit ve své čisté formě a po smíchání se vzduchem. |
Nebezpečí pro člověka | Acetylen je narkotický plyn. Otravu způsobuje především fosforovodík obsažený v acetylenkarbidu. Prach karbidu vápníku dráždí kůži, dýchací cesty a oči. |
Osobní ochranné prostředky | Protiprachové respirátory a plynovou masku s filtračním boxem typu BKF. |
Technické požadavky na karbid vápníku
Název indikátoru | Nejvyšší stupeň |
1 Objem, dm/kg, ne méně, na kusy 50/80 25/80 25/50 2/25 | 295 290 285 |
2 Objemový zlomek fosfinu v acetylenu, %, ne více | 0,07 |
3 Hmotnostní zlomek sulfidové síry, %, ne více | 0,5 |
4 Hmotnostní zlomek volného uhlíku, %, ne více | 1,0 |
5 Hmotnostní zlomek oxidu vápenatého , %, už ne | 17,0 |
6 Hmotnostní zlomek feroslitiny, %, ne více | 1,0 |
Ruští inženýři začali vytvářet novou generaci orbitálních skenovacích zařízení pro budoucí družice dálkového průzkumu Země. Technologie je založena na unikátních optických systémech vyrobených z karbidu křemíku, vyvinutých inženýry holdingu Shvabe.
Dnes je karbid křemíku neboli karborundum jedním z nejslibnějších kompozitů pro letecký průmysl. Na 10bodové stupnici tvrdosti má tato látka skóre 9,4 bodu – silnější je pouze diamant. V poslední době se karborundum stále častěji objevuje ve šperkařství. Jen odborníci dokážou rozlišit syntetický kámen od přírodního diamantu.
Přečtěte si více o historii karbidu křemíku, jeho použití ve šperkařství, průmyslu a kosmonautice v našem materiálu.
Z vesmíru a z trouby
Karbid křemíku, karborundum, moissanit jsou všechny názvy pro jednu chemickou sloučeninu. Rozdíly jsou v jeho rodokmenu. Moissanit se obvykle nazývá karbid křemíku organického původu a karborundum je obchodní a technický název sloučeniny.
Moissanit získal své jméno na počest svého objevitele Henriho Moissana, francouzského chemika a laureáta Nobelovy ceny. V roce 1893 při studiu úlomků meteoritů objevil drobné částice nového minerálu, který byl po něm pojmenován. Je třeba říci, že ve své přirozené formě na naší planetě se moissanit vyskytuje extrémně zřídka a v malém množství. Dá se ale bez problémů najít v obrovském množství v prašných kosmických mracích, zejména mimo Sluneční soustavu.
Krystal karbidu křemíku. Foto: Lamiot / wikimedia.org
Udivující shodou okolností byl karbid křemíku uměle získán ve stejném roce 1893. Američan Edward Acheson vynalezl nejen proces syntézy látky, ale vynalezl k tomu i elektrickou pec, která se dodnes používá a nese jméno svého tvůrce.
Hlavními surovinami pro karborundum jsou křemičitý písek a koks. Součásti se slinují v peci Acheson při teplotách od 1600 do 2500 stupňů. Vysoce kvalitní čisté krystaly lze získat během procesu Lely sublimací prášku karbidu křemíku, tedy převedením do stavu páry a následným vysrážením.
Látka, která má chemický vzorec SiC, má jedinečné vlastnosti. Karbid křemíku je supertvrdý krystal s velmi vysokou tepelnou, chemickou a radiační odolností. Nelze jej roztavit ani při velmi vysokém tlaku. Při běžných teplotách karborundum prakticky nereaguje s jinými látkami.
Abrazivní, polovodičové a diamantové náhrady
Díky svým jedinečným vlastnostem se karbid křemíku používá ve zcela jiných oblastech: od šperků po kosmonautiku. Výrobky z ní lze zároveň nalézt téměř v každé domácnosti a muži s nimi často komunikují: brousky na nože a brusný papír jsou vyrobeny z karbidu křemíku.
Právě použití karborunda jako brusiva se stalo první „profesí“ karborunda. Pro svou vysokou tvrdost se používá k ostření kovových výrobků, zpracování skla, plastů a povrchové úpravy kovů. Pokud jde o tvrdost, karborundum je jen mírně horší než diamanty, což umožňuje jeho použití jako součást kompozitních materiálů pro pancéřové desky, automobilové díly a součásti speciálního vybavení.
O něco později byly objeveny polovodičové vlastnosti karbidu křemíku a začalo jeho široké využití v elektronice a elektrotechnice. Právě při pokusech s karbidem křemíku byl v roce 1907 objeven LED efekt a po dlouhou dobu zůstával hlavním materiálem pro LED.
Pro svou vysokou tepelnou stabilitu se karbid křemíku používá pro vyzdívky pecí, jako materiál pro topná tělesa při vysokých teplotách. Radiačně odolná látka se používá v jaderném průmyslu, z karbidu křemíku se vyrábí například kanystry pro dlouhodobé skladování a likvidaci jaderného odpadu.
Umělý mussanit o průměru 9,5 mm, 2,72 karátů. Foto: wikimedia.org
Krystaly karbidu křemíku připomínají diamanty nejen svými chemickými a fyzikálními vlastnostmi, ale i vizuálně. Od 1990. let 2015. století je karbid křemíku na trhu šperků jako levná alternativa k diamantům – broušeným diamantům. A když v roce XNUMX vypršel americký patent na metodu krystalizace karbidu křemíku, svět zaplavily čínské šperky s pseudodiamanty. Moissanit, kterému se v klenotnictví často říká karbid křemíku, je v některých ohledech dokonce lepší než skutečné diamanty: jeho lesk je intenzivnější. Pouze profesionální klenotníci dokážou rozlišit přírodní diamant od moissanitu pouhým okem, a proto hvězdy a celebrity často nosí moissanitové duplikáty svých diamantových šperků na recepce, kde je vysoká šance, že šperky ztratí.
Materiál budoucnosti
Mnohem zajímavější a užitečnější je však pozorovat nikoli popové hvězdy, ale skutečná svítidla a planety. A zde opět přichází na pomoc karbid křemíku a jeho jedinečné vlastnosti: pevnost, odolnost a vysoká tepelná vodivost, které jsou velmi žádané v nejsložitějším prostředí – ve vesmíru. Například karbid křemíku je obsažen v matricích optických prvků pro astronomické dalekohledy, vysílací laserové systémy a další zařízení.
Dnes se v továrně na optické sklo Lytkarino holdingu Shvabe vyrábí tělo a prvky optického obvodu multispektrálního skenovacího zařízení z karbidu křemíku. Toto zařízení je součástí pozorovacího zařízení, které vyvíjí Roskosmos pro skupinu malých družic dálkového průzkumu Země. Vypuštění těchto satelitů umožní v budoucnu provádět nepřetržité detailní foto a video natáčení dění na naší planetě v ultra vysokém rozlišení.
Díky materiálům na bázi karbidu křemíku se optická zařízení pro vesmír stávají odolnějšími a prakticky necitlivými na změny okolní teploty. Tím je vyřešen hlavní úkol zařízení – zajištění nepřetržitého přenosu vysoce kvalitního obrazu v obtížných podmínkách.
Vlastnosti karbidu křemíku umožňují vytvářet lehká zobrazovací zařízení do vesmíru, která lze instalovat i na malé družice do hmotnosti 120 kg. V budoucnu to přinese značné úspory, protože dnes používaná masa družicových zobrazovacích zařízení někdy dosahuje půl tuny a uvedení každého kilogramu na oběžnou dráhu stojí statisíce rublů. Uvolněné kilogramy lze využít k instalaci dalšího vybavení rozšiřujícího možnosti ruských satelitů.