~2026-22457-46: /* Geschichte */ Interpunktion

2026-04-12T09:26:09Z

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{{Infobox Chemikalie
| Strukturformel = [[Datei:Kristallstruktur Bariumperoxid.png|200px|Kristallstruktur von Calciumcarbid]]
| Strukturhinweis = {{Farbe|#C0C0C0|Kreis=1}} [[Calcium|Ca]]2+ {{0}} {{Farbe|#FF0000|Kreis=1}}–{{Farbe|#FF0000|Kreis=1}} [[Kohlenstoff|C≡C]]2−
| Kristallstruktur = ja
| Name = Calciumcarbid
| Andere Namen = * Kalziumkarbid
* Calciumacetylid
| Summenformel = CaC2
| CAS = {{CASRN|75-20-7}}
| EG-Nummer = 200-848-3
| ECHA-ID = 100.000.772
| PubChem = 6352
| ChemSpider = 6112
| Beschreibung = farblose Kristalle<ref name=roempp>{{RömppOnline|ID=RD-03-00120|Name=Calciumcarbid|Abruf=2014-11-10}}</ref>
| Molare Masse = 64,10 g·[[mol]]−1
| Aggregat = fest
| Dichte = 2,22 g·cm−3<ref name="Carl Roth"/>
| Schmelzpunkt = 2160 [[Grad Celsius|°C]]<ref name="Carl Roth"/>
| Siedepunkt = 2300 °C<ref name="Carl Roth">{{Carl Roth|6110|Name=|Abruf=2010-12-14}}</ref>
| Dampfdruck =
| Löslichkeit = Calciumcarbid ist in keinem Lösungsmittel unzersetzt löslich<ref name=roempp/>
| CLH = {{CLH-ECHA|ID=100.000.772|Name=Calcium acetylide|Abruf=2016-02-01}}
| Quelle GHS-Kz = <ref name="GESTIS">{{GESTIS|Name=Calciumcarbid|ZVG=1980|CAS=75-20-7|Abruf=2026-01-02}}</ref>
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|02|05|07}}
| GHS-Signalwort = Gefahr
| H = {{H-Sätze|260|315|318|335}}
| EUH = {{EUH-Sätze|-}}
| P = {{P-Sätze|223|231+232|261|280|302+352|305+351+338}}
| Quelle P = <ref name="GESTIS" />
| MAK = 0,14 mg·m−3<ref name="Carl Roth"/>
| Standardbildungsenthalpie = −59,8 kJ/mol<ref name="CRC90_5_20">{{CRC Handbook|Auflage=90|Titel=Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances|Kapitel=5|Startseite=20}}</ref>
}}

'''Calciumcarbid''', auch '''Calciumacetylid''', ist das [[Calcium]]-[[Salze|Salz]] des [[Ethin]]s und damit ein [[Acetylid]]. In reinem Zustand ist es ein weißer Feststoff. Im allgemeinen Sprachgebrauch wird '''Karbid''' meist gleichgesetzt mit ''Calciumcarbid''.

== Geschichte ==
Calciumcarbid wurde erstmals 1836 von [[Edmund Davy]] sowie 1862 von [[Friedrich Wöhler]] dargestellt und 1862 von [[Marcellin Berthelot]] ausführlich beschrieben. Die labormäßige Calciumcarbid-Herstellung im elektrischen Ofen erfolgte 1892 durch [[Thomas Willson]] in Amerika und durch [[Henri Moissan]] in Paris. [[Walter Rathenau]] entwickelte einen speziellen elektrischen Schmelzofen ({{Patent |Land = GB |V-Nr = 190006038A}}, {{Patent |Land = US |V-Nr = 676514A}}), in dem mittels eines Lichtbogens Branntkalk (CaO) und Koks zu Calciumcarbid umgesetzt wurden. Die [[Chemiepark Bitterfeld-Wolfen#Elektrochemische Werke GmbH (ECW) 1893–1921|Elektrochemischen Werke in Bitterfeld]] waren im Frühjahr 1895 das erste Unternehmen in Deutschland, die mit dem sogenannten ''Rathenau-Ofen'' Calciumcarbid im großtechnischen Betrieb herstellte. In der Schweiz begann die industrielle Calciumcarbid-Gewinnung nach dem Rathenau-Verfahren 1895 in der [[Alusuisse|Aluminiumindustrie AG]] in [[Neuhausen am Rheinfall|Neuhausen]], in Norwegen ([[Sarpsborg]]) und in Deutschland ([[Aluminium Rheinfelden|Aluminium Industrie Aktiengesellschaft]] im badischen [[Rheinfelden (Baden)|Rheinfelden]]) im Jahre 1898 aufgenommen. Weitere Karbid-Fabriken nach dem Rathenau-Verfahren wurden in Finnland ([[Imatra]]) und Österreich ([[Matrei am Brenner|Matrei]]) errichtet.<ref>{{Literatur |Autor=Ursula Mader, Walther Rathenau |Titel=Direktionszeit für die „Elektrochemischen Werke“ (1893-1907) |TitelErg=Zur Industriegeschichte der Bitterfelder Region |Band=Heft 8 |Datum=2000 |Seiten=16 f. }}</ref> In den USA begann die Produktion um dieselbe Zeit in den Vorgängerorganisationen von [[Union Carbide]], an die Willson sein Patent 1895 verkaufte, und in Kanada durch von Willson gegründete Unternehmen. 1934 wurden weltweit rund 3 Millionen Tonnen, davon 600.000 Tonnen in Deutschland, produziert.<ref name=":0">{{Literatur |Autor=O. Nicodemus |Titel=Die neuere Entwicklung der Acetylenchemie im Hinblick auf die nationale Rohstoffversorgung, insbesondere auf Kautschuk und Kunststoffe |Sammelwerk=Angewandte Chemie |Band=49. Jahrgang |Nummer=44 |Ort=Frankfurt a. M./Höchst |Datum=1936-10-31 |DOI=10.1002/ange.19360494402 |Seiten=787-794}}</ref> Die Jahresproduktion fiel von 10 Millionen Tonnen in den 1960er-Jahren auf 2 Millionen Tonnen 2010.<ref>{{Literatur|Autor=[[M. Binnewies]] et alii|Titel=Allgemeine und Anorganische Chemie|Auflage=2.|Verlag=Spektrum|Ort=|Jahr=2010|ISBN=3827425336|Seiten=383}}</ref> Ein bedeutender Produzent von Calciumcarbid in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts waren die [[Buna-Werke|Chemischen Werke Buna]] bei Schkopau, die über 1 Million Tonnen der Substanz im Jahr herstellten<ref>{{cite journal|url=https://leibnizsozietaet.de/wp-content/uploads/2012/11/bd_99_13-H%C3%BCbner.pdf|title=Die naturale, humane und soziale Dimension der Technologie am Beispiel der Carbidproduktion|author=Herbert Hübner|journal=Sitzungsberichte der Leibniz-Sozietät der Wissenschaften zu Berlin|volume=99|year=2008|pages=249–257}}</ref>.

== Herstellung ==
[[Datei:Bundesarchiv Bild 183-1983-1111-025, Chemiekombinat Buna, Karbidproduktion.jpg|mini|links|Calciumcarbidproduktion im Chemiekombinat Buna (1983)]]
[[Datei:Carbide Production 1918 - United States Nitrate Plant No. 2, Reservation Road, Muscle Shoals, Muscle Shoals, Colbert County, AL HAER ALA,17-MUSHO,1- (sheet 4 of 7).png|mini|links|Schema eines Carbidwerkes]]

Technisch wird Calciumcarbid in [[Schmelz-Reduktionsofen|Schmelz-Reduktionsöfen]] (einer Sonderform des [[Lichtbogenofen]]s) bei 2000 bis 2300 °C aus [[Calciumoxid]] (Branntkalk) und [[Koks]] gewonnen. Durch den hohen Strombedarf dieser Öfen von 2800 bis 3500 kWh je Tonne Calciumcarbid<ref name=":0" /> ist die Herstellung sehr kostenintensiv. Der Betrieb ist daher nur dort rentabel, wo sowohl die Rohstoffe als auch elektrischer Strom günstig zu beziehen sind, wie beispielsweise aus Wasserkraftwerken in wasserreichen Regionen.

:<chem>CaO + 3C -> CaC2 + CO</chem>

Die dabei entstehenden braunen Brocken enthalten zu 80 bis 85 Prozent Calciumcarbid, der Rest besteht aus Verunreinigungen wie Calciumoxid, [[Calciumphosphid]], [[Calciumsulfid]], [[Calciumnitrid]] oder [[Siliciumcarbid]].

Durch ein 2010 entwickeltes Verfahren wollte man einen Teil der eingesetzten Kohlen und Kokse durch Kunststoffabfälle (KBK) als [[Sekundärrohstoff]] ersetzen.<ref>{{Webarchiv |wayback=20160608070627 |url=http://www.bine.info/publikationen/publikation/carbid-mit-kunststoffabfaellen-produzieren/?artikel=1937 |text=''Carbid mit Kunststoffabfällen produzieren''}}, BINE Informationsdienst – Projektinfo 08/2011.</ref>

Reineres Calciumcarbid kann durch Umkehrung der Bildungsreaktion von [[Calciumcyanamid]] oder durch Erhitzung eines Gemisches von Calciumcyanamid und Kohlenstoff im Hochvakuum gewonnen werden.<ref name="brauer">[[Georg Brauer]] (Hrsg.), unter Mitarbeit von [[Marianne Baudler]] u. a.: ''Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie.'' 3., umgearbeitete Auflage. Band II, Ferdinand Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-87813-3, S. 931–932.</ref>
:<chem>CaCN2 + C -> CaC2 + N2</chem>

:<chem>2CaCN2 -> CaC2 + 2N2 + Ca</chem>

Besonders reines Calciumcarbid kann aus den Elementen, also elementaren Calcium und [[Graphit]] oberhalb von 800 °C hergestellt werden.<ref name="brauer" /><ref name="Ruschewitz">Knapp, M.; Ruschewitz, U.: ''Structural Phase Transitions in CaC2.'' In: [[Chem. Eur. J.]] 7 (2001) 874–880.</ref>

:<chem>Ca + 2C -> CaC2</chem>
{{Absatz|links}}

== Eigenschaften ==
=== Physikalische Eigenschaften ===
In reinem Zustand ist Calciumcarbid eine farblose, kristalline Masse. Es existieren zwei [[Polymorphie (Stoffeigenschaft)|Modifikationen]], die tetragonale und eine kubisch flächenzentrierte Modifikation vom [[Pyrit]]-Typ, welche sich durch Erhitzen über 440 °C bildet.<ref name="brauer" />

Das Calciumcarbid des Handels ist durch beigemengte Kohlebestandteile grau bis grauschwarz oder durch [[Eisen(III)-oxid|Eisenoxid]]-Verunreinigungen braun gefärbt; daneben enthält es durch die Herstellung bedingt noch etwas [[Calciumoxid]], [[Calciumphosphid]], [[Calciumsulfid]], [[Ferrosilicium]], [[Magnesiumnitrid]] und [[Siliciumcarbid]], so dass es durchschnittlich nur auf einen CaC2-Gehalt von 82 % kommt.

=== Chemische Eigenschaften ===
Calciumcarbid gehört in der Gruppe der [[Carbide]] zu den Acetyliden, da es formal vom [[Ethin]] abgeleitet ist. Calciumcarbid ist in keinem Lösungsmittel (unverändert) löslich. Tritt es mit [[Wasser]] in Kontakt, so zersetzt es sich in einer lebhaften Reaktion (Hydrolyse) zu Ethin und [[Calciumhydroxid]].

:<math>\mathrm{CaC_{2\ (s)} + 2 \ H_2O_{(l)} \longrightarrow C_2H_{2\ (g)} + Ca(OH)_{2\ (s)}}</math>

Der unangenehme „Carbid“-Geruch wird bei dieser Reaktion nicht von dem gebildeten Gas Ethin verursacht, sondern ist auf Gase wie [[Monophosphan]], [[Ammoniak]] und [[Schwefelwasserstoff]] zurückzuführen, die bei der Reaktion der Verunreinigungen mit Wasser entstehen. So entsteht Monophosphan durch die Hydrolyse von im Calciumcarbid enthaltenem Calciumphosphid Ca3P2:

:<math>\mathrm{Ca_3P_2 + 6 \ H_2O \longrightarrow 3 \ Ca(OH)_2 + 2 \ PH_3}</math>

Bei Temperaturen oberhalb von 905 °C reagiert es mit [[Stickstoff]] unter Bildung von [[Calciumcyanamid]], die Druck[[hydrierung]] liefert [[Calciumhydrid]]; seine reduzierenden Eigenschaften werden ebenfalls technisch genutzt.
{{Absatz|links}}

== Verwendung ==
Calciumcarbid reagiert im [[Gasgenerator]] mit Wasser zu [[Ethin]] (Gebrauchsname: ''Acetylen''), das für verschiedene Anwendungen genutzt wird.<ref name="Hauptmann">[[Siegfried Hauptmann]]: ''Organische Chemie.'' 2. Auflage, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1985, ISBN 3-342-00280-8, S. 263.</ref>

* Synthese von Ethin, seinerseits ein Ausgangsstoff zur Herstellung von Grundchemikalien und [[Kunststoff]]en
* Betrieb von Karbidentwicklern (heute nur noch in Schwellenländern von Bedeutung<ref>{{Internetquelle |url=https://www.csb.gov/csb-issues-safety-bulletin-releases-findings-and-recommendations-in-2005-acetylene-services-company-asco-explosion-that-killed-three-in-perth-amboy-nj/ |titel=CSB Issues Safety Bulletin, Releases Findings and Recommendations in 2005 Acetylene Services Company (ASCO) Explosion that Killed Three in Perth Amboy, NJ |hrsg=[[U.S. Chemical Safety and Hazard Investigation Board]] |datum=2006-01-26 |sprache=en |abruf=2021-02-05}}</ref>)
* Früher wurde Calciumcarbid in [[Karbidlampe]]n mit Wasser versetzt, mit dem es zu brennbarem [[Ethin]] reagierte; das Ethin wurde angezündet und verbrannte mit heller Flamme, weit heller als entsprechende Öl- oder Kerzenlampen. Dieses Verfahren wurde insbesondere in den [[Grubenlampe]]n im [[Untertagebau|Bergbau unter Tage]] verwendet. Karbidlampen wurden auch von [[Speläologie|Speläologen]] vor dem Aufkommen geeigneter [[LED]]-Lampen bevorzugt verwendet. Ab ca. 1900 bis weit in die 1930er-Jahre hinein wurden speziell für diesen Zweck produzierte Karbidlampen auch als Fahrradbeleuchtung eingesetzt.
* Herstellung von [[Kalkstickstoff]]
* Zum [[Entschwefelung (Eisenschmelze)|Entschwefeln]] von Roheisen und von Flüssigstahl in der Stahlindustrie
* Zur Bestimmung der Restfeuchte von Boden- oder [[Beton]]proben wird die Bildung von Ethin genutzt. Hierbei wird die Probe zusammen mit einer Ampulle Calciumcarbid und vier Stahlkugeln in eine genormte Stahlflasche gefüllt und mit einem Manometerkopf verschlossen. Die Flasche wird geschüttelt, wodurch die Probe weiter zerkleinert wird und die Calciumcarbidampulle zerbricht. Der durch die Reaktion von Calciumcarbid und Feuchtigkeit entstehende Gasdruck kann am Manometerkopf abgelesen und in den Feuchtegehalt umgerechnet werden. Dieses Verfahren wird als [[Calciumcarbid-Verfahren|Carbid-Methode (CM)]] bezeichnet. Das Verfahren wird beispielsweise nach dem Verlegen des Estrichs angewendet, um festzustellen ob der Oberbelag bereits gelegt werden kann.
* Technisches Calciumcarbid wird als Wirkstoff in [[Repellent]]s zur Vergrämung von [[Wühlmäuse]]n und [[Maulwürfe]]n eingesetzt. Das bei Kontakt mit der Bodenfeuchte entstehende Gasgemisch vertreibt die Tiere, ohne sie zu töten.<ref>Andreas Vietmeier: [https://www.landwirtschaftskammer.de/landwirtschaft/pflanzenschutz/hausgarten/schadprobleme/wuehlmaeuse.htm ''Wühlmäuse (Schermäuse) im Garten.''] In: [https://www.landwirtschaftskammer.de ''www.landwirtschaftskammer.de'']. [[Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen]], Pflanzenschutzdienst, abgerufen am 19. März 2016.</ref><ref>[https://www.bvl.bund.de/SharedDocs/Downloads/04_Pflanzenschutzmittel/01_zulassungsberichte/033365-00-00.pdf?__blob=publicationFile&v=2 ''Zulassungsbericht Prontox-Wühlmausgas.''] Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit, abgerufen am 19. März 2016.</ref>

Von den 1934 in Deutschland hergestellten Mengen wurden etwa 50–60 % für die Herstellung von Kalkstickstoff, 15–20 % für organische Synthesen, 20 % zum Schweißen und der Rest für Beleuchtungszwecke verwendet.<ref name=":0" />

=== Carbidschießen ===
{{Hauptartikel|Carbidschieten}}
Legt man einige Calciumcarbidstücke in eine Milchkanne und beträufelt man sie mit ein wenig Wasser, so entsteht in dem mit einem Deckel oder Fußball abgedichteten Volumen ein explosives Gasgemisch aus [[Ethin]] und [[Sauerstoff]]. Das Gasgemisch wird dann durch ein zuvor gebohrtes Loch im Boden entzündet. Durch die Explosion kann der Deckel oder Fußball bis zu 70 m weit geschleudert werden. Anders als bei der [[Kartoffelkanone]] ist die Richtung weniger vorhersagbar. Die Tradition des Carbidschießens wird vornehmlich in den Niederlanden und in einigen Teilen Nordwestdeutschlands und Nordbayerns von jungen Männern zu Hochzeiten, Silvester und Neujahr gepflegt. In der Oberlausitz ist es als [[Osterschießen]] bekannt. Im ostfriesischen Raum Deutschlands und den östlichen Landesteilen der Niederlande ist das Karbidschießen fester Bestandteil traditioneller Silvesterfeiern.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.oz-online.de/artikel/517989/Der-Geraet-laesst-es-ordentlich-krachen |titel=„Der Gerät“ lässt es ordentlich krachen |autor=Robert Mohr, Timo Sager |werk=[[Ostfriesen-Zeitung]] |datum=2018-12-31 |abruf=2019-12-29}}</ref> In Kärnten und der "Südsteiermark" (Österreich) findet das Carbidschießen als Osterbrauch von der Speisesegnung am Karsamstag bis zur Auferstehungsfeier am Ostersonntag in der Früh statt.

=== Carbidfischen ===
Das gleiche Prinzip machten sich in der Hungerzeit nach dem [[Zweiter Weltkrieg|Zweiten Weltkrieg]] zahlreiche Menschen zunutze, um trotz [[Dynamitfischerei]]-Verbot durch Explosion einer damals leicht verfügbaren Carbiddose in Fischgewässern viele Fische rasch [[Dynamitfischerei#Funktionsweise|töten]] und abräumen zu können.

=== Brenngas zum Schweißen ===
Karbid wurde bis etwa 1960 in großem Umfang verwendet, um in Karbidentwicklern bedarfsgerecht bei niedrigem Druck das hochenergetische Brenngas Acetylen (Ethin) zu erzeugen, das sich – in Verbindung mit Sauerstoff – durch eine besonders hohe Flammentemperatur einzigartig gut zum [[Schweißen]] ([[Gasschmelzschweißen]]) von [[Stahl]] ([[Eisenlegierung]]en) etwa zur Fertigung von Rohrleitungen im Bereich Gas/Wasser/Heizung eignet. Größere Gasentwickler gab es fest installiert in Werkstätten, kleinere für den mobilen Baustelleneinsatz. Karbid musste dafür vor Zutritt von Wasserdampf geschützt etwa in Blechdosen gelagert werden.

Dieses Verfahren der Erzeugung von Acetylen am Ort des Bedarfs war nötig, da sich Acetylen, würde man es zum Speichern in einer herkömmlichen Gasflasche komprimieren, folgenschwer unter gleichzeitiger Wärmeentwicklung zersetzen würde.

Erst mit der technischen Entwicklung der [[Acetylenflasche]], in der dieses Gas unter mittelhohem Druck gelöst in einem Lösungsmittel sicher gespeichert werden kann, konnte die Gasversorgung auf Flaschen umgestellt und für den Nutzer vereinfacht werden. Acetylenflaschen enthielten lange krebserregenden [[Asbest]] und sind bis heute durch Lösemittel und poröse Stützmasse schwer und stoß- und hitzeempfindlich.

== Weblinks ==
* {{Webarchiv |archive-today=20120724165037 |url=http://www.deutsches-chemie-museum.de/index.php?id=34 |text=Karbidproduktion}} in [[Piesteritz]] im 20. Jahrhundert, [[Deutsches Chemie-Museum Merseburg]]

== Einzelnachweise ==
<references responsive />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4029389-0|LCCN=sh85018778|NDL=00572655}}

[[Kategorie:Calciumverbindung]]
[[Kategorie:Acetylid]]

Calciumcarbid - Versionsgeschichte

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