Qu’est-ce que le carbure de calcium ?
Le carbure de calcium (anglais : Calcium carbide) est un solide blanc grisâtre.
La formule chimique du carbure de calcium est CaC2, son poids moléculaire est 64,10, son numéro d’enregistrement CAS est 75-20-7.
En 1862, le chimiste allemand Friedrich Wöhler a été le premier à découvrir que l’acétylène et l’hydroxyde de calcium se formaient à partir de la réaction du carbure de calcium et de l’eau.
Le carbure de calcium, qui est disponible dans le commerce pour être utilisé comme combustible, est un solide grumeleux de couleur blanc grisâtre. Il est principalement utilisé comme source simple pour la production de gaz acétylène. En tant que produit industriel, il est connu sous le nom de “carbure”.
Propriétés du carbure de calcium
Le carbure de calcium a un point de fusion d’environ 2 300 °C et une densité relative de 2,22. Sa forme cristalline générale à température ambiante est tétragonale, avec une structure cristalline de type chlorure de sodium remplie d’ions calcium (Ca2+) et d’ions acétylure (C22-).
En chauffant, la forme cristalline devient cubique à 450 °C. Le carbure de calcium pur est incolore, tandis que les fragments de carbure de calcium de faible pureté sont gris ou bruns et se composent d’environ 80 à 85 % de CaC2. Le reste est constitué de CaO (oxyde de calcium), Ca3P2 (phosphure de calcium), CaS (sulfure de calcium), Ca3N2 (nitrure de calcium) et SiC (carbure de silicium).
Utilisations du carbure de calcium
Le carbure de calcium sert principalement de matière première pour les engrais azotés à base de chaux et dans les brûleurs à acétylène pour le découpage par fusion. Il est également utilisé pour la production d’acétylène à petite échelle dans les laboratoires et à l’extérieur. Les lampes à acétylène, appareils d’éclairage traditionnels, brûlent du gaz acétylène généré en faisant tomber de l’eau sur du carbure de calcium.
L’acétylène, qui est utilisé pour synthétiser divers composés organiques, était produit à partir du carbure de calcium par la réaction de Reppe dans l’Antiquité. Toutefois, il a depuis été remplacé par des produits pétrochimiques comme matière première. Il est également utilisé comme agent réducteur pour la production de métaux et comme agent de désulfuration ainsi que de désacidification dans le processus sidérurgique de fabrication du fer.
Autres informations sur le carbure de calcium
1. Le processus de production du carbure de calcium
Le carbure de calcium est produit en chauffant du coke (charbon) et de la chaux vive à plus de 2 200 °C dans un four électrique.
CaO+3C→CaC2+CO
Les températures élevées requises pour cette réaction sont pratiquement impossibles à atteindre avec une combustion conventionnelle. C’est pourquoi la réaction a lieu dans un four électrique équipé d’électrodes en graphite. La méthode du four électrique a été découverte par T.L. Wilson en 1892 et indépendamment par H. Moissan la même année.
2. Les réactions du carbure de calcium
Le carbure de calcium produit de l’acétylène au contact de l’eau (CaC2+2H2O→C2H2+Ca(OH)2). 370 mL d’acétylène peuvent être synthétisés à partir de 1 g de carbure de calcium.
Lorsque le carbure de calcium réagit avec de l’azote à des températures élevées (environ 1 100 °C), il se forme du cyanamide de calcium, utilisé comme engrais (CaC2+N2→CaCN2+C). C’est l’une des rares méthodes permettant de rompre chimiquement la triple liaison de la molécule d’azote.
3. Les précautions de manipulation et de stockage
Les précautions de manipulation et de stockage sont les suivantes :
- Conserver le récipient bien fermé dans un endroit frais et bien ventilé, aussi loin que possible de la lumière directe du soleil.
- L’utiliser uniquement à l’extérieur ou dans des zones bien ventilées.
- Éviter le contact avec l’eau et l’humidité car elles réagissent violemment et peuvent provoquer une explosion.
- Éviter le mélange avec le chlorure de fer, l’oxyde de fer et le chlorure d’étain, car ils peuvent s’enflammer et brûler violemment.
- Éviter tout contact avec les halogènes, le chlorure d’hydrogène, le plomb, le fluorure de magnésium, le peroxyde de sodium et le soufre, car il existe un risque d’incendie et d’explosion.
- Porter des gants de protection, des vêtements de protection et des lunettes de protection lors de l’utilisation.
- Se laver soigneusement les mains après manipulation.
- En cas de contact avec la peau, rincer abondamment à l’eau.
- En cas de contact avec les yeux, les laver prudemment avec de l’eau pendant 15 à 20 minutes.