碳化鈣（英文：Calcium Carbide），又稱乙炔鈣，化學式CaC2，無機化合物，是電石（又稱電土）的主要成分，高純度的碳化鈣是無色透明的晶體，工業品是灰色、黃褐色或黑色，有大蒜氣味。密度2.22g/cm3，熔點2300℃，能吸收空氣中的水分，具有導電性，導電能力隨著純度的提高而增強。
碳化鈣可以與多種物質發生反應，遇水立即發生激烈反應，可以分解生成乙炔和氫氧化鈣，并放出熱量。能與氮氣反應生成氰氨化鈣，在高溫下，與氧氣反應可以生成碳酸鈣；此外，常溫下還能與氯水、液溴反應；此外還可以與鉛、錫、鋅、鐵等金屬的氧化物反應得到鈣的合金。
工業碳化鈣主要由焦炭與生石灰或石灰石在電爐內共熱而制得。應用方面，碳化鈣是制取乙炔的重要原料。又因碳化鈣脫硫率高、反應快，冶金工業中可用作鐵水脫硫劑，農業中則利用碳化鈣生成的乙炔用以調節植物生長，提高肥料利用率。
發展歷史
碳化鈣在1862年首次被制得。當時的人們通過將鋅、鈣和碳合金加熱制得了碳化鈣。30年后的1892年，A·穆阿薩恩（Myacсaн）發明了一種以氧化鈣和煤為原料，在電爐中制取碳化鈣的新方法。隨后，在1893年，第一個以生石灰和煤為原料制取碳化鈣的專利誕生。再經過兩年的發展，1895年，第一個碳化鈣生產工廠成立，工廠制造碳化鈣的方法是采用碳素原料（如焦炭、無煙煤等）和石灰，在高溫下經過電爐中的反應制取。
在碳化鈣工業剛剛開始發展的幾年里，碳化鈣主要被用于制造照明用途的乙炔。但是隨著時間的推移，碳化鈣逐漸被擴展應用到新的領域，例如制造氰氨化鈣、金屬的切割和焊接，以及制取各種有機化合物。工業領域中，碳化鈣是制造各種化合物的原料和生產乙炔的主要來源。在農業中，碳化鈣被用作水果催熟劑和植物調節劑，直接使用于催熟芒果、鹽水鳳梨等水果，或者經過加工處理后使用到土壤中促進植物生長。
理化性質
物理性質
碳化鈣在極純的情況下是近乎無色透明的晶體，不溶于所有已知的溶劑，比重在18℃時為2.22。高度純凈的碳化鈣結晶呈現為天藍色大晶體。工業級粗品因為通常含有CaO、S、P、Fe?O?、Al?O?等雜質，根據碳化鈣純度的不同，顏色可變為灰色、棕黃色或黑色。純碳化鈣的熔點為2300℃。工業碳化鈣的熔點隨碳化鈣含量的變化而變化。
原材料中的雜質會影響碳化鈣的質量。含有過多石灰的碳化鈣比含有過多碳的碳化鈣更硬、更容易熔化，分解也更慢。工業用碳化鈣的導電性決定于其中CaC?的含量，在一定限度內，含量越高導電性越強。
化學性質
與水反應
碳化鈣最重要的用途就是與水反應生成乙炔，在工業生產中，當用水分解碳化鈣時，逸出的乙炔量會根據其中CaC?含量的百分比而不同。碳化鈣被水分解的反應式如下：
當水過剩時，反應依上式進行。如果用滴加方式加入水來分解碳化鈣，也就是碳化鈣過剩時，除上述的反應外還發生如下的反應：
與氧氣反應
干燥的氧在高溫下能氧化碳化鈣而生成碳酸鈣CaCO?和CO2。反應如下：
碳化鈣在800℃以上與氧反應時，有下列反應發生：
與氮氣反應
氮在加熱時與碳化鈣反應而生成氰氨基（化）鈣，反應如下：
與鹵族元素反應
碳化鈣在適當條件下，可以與鹵族元素發生反應。當碳化鈣滴加到新鮮制得的氯水中，即有氣體生成，反應如下：
液溴與碳化鈣在常溫反應時即有溴化鈣和六溴乙烷形成。反應如下：
與金屬氧化物反應
碳化鈣能還原鉛、錫、鋅、鐵、錳、、鈷、鉻、及釩的氧化物，以氧化亞鐵為例，反應為：
其他反應，比如氧化鋁Al?O?可被碳化鈣還原成金屬鋁，但長時間加熱時會生成碳化鋁。與金屬氧化物的反應，是碳化鈣應用于電爐鋼脫氧的重要應用。美中不足在于，此反應往往會有大量的碳吸附在爐槽上。
與硫化氫反應
硫化氫與碳化鈣反應，能產生乙炔：
通過該反應制得的乙炔有一部分和硫化氧相互作用而生成硫醇。
制備方式
電熱法
電熱法是工業上最先開發且應用最廣的電石制備工藝，技術比較成熟。其原理為石灰石和焦炭在電弧產生的2000℃高溫移動床反應器內發生反應，生成熔融態的電石（CaC?）從爐底排出，副產物CO從爐體上部排出。主要發生的化學反應是：
該方法是最廣泛的工業制備碳化鈣的方法，但是電熱法存在高能耗、高污染、高投入、低產出等缺點。
氧熱法
氧熱法制備電石以原煤、含鈣原料（CaCO?/Ca(OH)?/電石渣）、富氧氣體為原料，在電石爐內進行煤的熱解反應和電石制備反應。鈣基原料在電石爐頂部以電石爐尾氣余熱為熱源分解為生石灰和二氧化碳，分解產生的生石灰與焦炭充分混合后進入電石爐的反應區，富氧氣體從電石爐中部噴入與部分焦炭發生反應，生成大量CO和少部分CO?并放出大量的熱量，這部分熱能將生石灰與過量的焦炭預熱到500～1500℃之間。隨著焦炭進一步完全燃燒放熱與熱量累積，爐內溫度達到電石的生成溫度2000℃，反應開始進行，生成的熔融態電石從電石爐下部流出。主要發生的化學反應：
煤與焦炭燃燒：
生石灰和二氧化碳分解：
電石生成：
氧熱法具有能耗低、物耗低、能效高、污染少的特點，成為替代電熱法生產電石的新選擇。
應用領域
化工工業
化工工業中，碳化鈣是用于制取工業原料乙炔和制造化學產品的原料，碳化鈣與水反應可制取乙炔，而乙炔是制造合成橡膠、三氯乙烯、醋酸、人造樹脂、碳黑、丙酮、乙醛和其他化合物的原料，反應能力很強，能很方便地轉化成許多化學品。乙炔也是電氣焊工業中進行金屬的焊接與切割的主要氣體。
工業中的乙炔發生器有三種主要的類型，區別在于碳化鈣與水作用的方式不同，這三種方式分別是：碳化鈣倒入水中的設備；碳化鈣浸入水中的設備；水加到碳化鈣上的設備。
碳化鈣除了用于制造乙炔，在1000~1200°C時，氮氣與粉末狀碳化鈣作用而生成氰氨化鈣，氰氨化鈣作為中間產品可以制造氰化合物、雙氰胺、硫脲與其他相關產品。
冶金工業
碳化鈣是一種在20世紀70年代后就廣泛應用的脫硫劑。它的脫硫率高達90%，且反應速度快，因此成為了工業生產中常用的脫硫劑之一。但是，碳化鈣容易潮解和劣化，同時也會形成易爆性氣氛，因此在貯運過程中需要密封保護。電石用于脫硫已有較長的時間，它比生石灰脫硫能力強，而且消耗的量僅為石灰的一半左右，對減少脫硫渣量和鐵損有利，因此在鐵水脫硫過程中仍然廣泛應用。
農業
碳化鈣能夠釋放出乙炔，而乙炔與水果自身產生的天然催化物質乙烯具有相似的結構，因此可以用碳化鈣直接處理果蔬以模擬乙烯的催熟過程，可以控制和調節作物生長發育的各個階段，刺激作物某些器官生長和果實生殖發育，促進根系生長，增大其接觸土壤面積，從而吸收更多的營養。
土壤中施用的氮肥經過硝化作用，會由NH4-轉化為NO3-，隨后經過硝酸鹽浸出或者由反硝化作用轉化為N2O或N2，這些轉化會造成氮的大部分流失，而碳化鈣釋放的乙炔能夠抑制硝化過程中相關酶的活性，從而抑制硝化和反硝化作用，減少氮的流失，將氮較長時間地維持在NH4-形式，有效提高氮肥利用率。
玩具
大爆炸加農炮（Big-Bang Cannon）是由美國的一家玩具公司于1912年開始生產的兒童玩具，該玩具通過利用碳化鈣與水反應生成乙炔的特性，可以模仿真實火炮的聲響。
晶體結構
純碳化鈣是一種晶體，在室溫下呈正方畸變石鹽點陣，高溫下畸變消失變成立方晶系晶體。它由C?2?離子和Ca2?離子組成。在室溫下，C?2?離子與晶格的c軸平行排列，使得晶格在c軸方向稍有膨脹并產生畸變；而加熱時則會使得立方畸變晶格的C?2?離子變得能自由旋轉而消除這種畸變，形成對稱的面心立方品格。碳化鈣的結合屬于離子鍵性質，C?2?離子擁有10個價電子，C?分子有一個橢圓的公用電子層，圍繞兩個碳原子旋轉
安全事宜
消防相關
碳化鈣不可燃，但與水潮濕空氣接觸生成易燃氣體。有著火和爆炸危險。工作接觸應使用無火花手工具。使用防止粉塵爆炸型電氣設備和照明。防止粉塵沉積。著火時應使用專用粉末、干砂滅火。禁止用其他滅火劑，禁止與水直接接觸。儲存于陰涼、干燥、通風良好的庫房。遠離火種、熱源。相對濕度保持在75%以下。包裝必須密封，切勿受潮。應與酸類、醇類等分開存放，切忌混儲。儲區應備有合適的材料收容泄漏物。
健康相關
碳化鈣與潮濕空氣或汗水反應生成氫氧化鈣，所以有明顯的刺激作用，對眼睛尤其危險。干燥的碳化鈣與皮膚接觸也可引起皮炎，與潮潤的皮膚或粘膜接觸導致潰瘍和瘀斑。碳化鈣工業常見有一種獨特的黑皮病，伴有色素增多和毛細血管擴張癥現象。由熱的碳化鈣引起的燒傷是工業生產中最常見的事故。一般來說組織損傷深度達1～5毫米；燒傷進展緩慢，且很難治療，常常需要切除。受傷后只有在受損皮膚完全結痂后才能繼續工作。2017年10月27日，世界衛生組織國際癌癥研究機構公布的致癌物清單初步整理參考，碳化鈣生產在3類致癌物清單中。
急救措施
發現中毒后應立即轉移到空氣新鮮處；除去所有沾污衣物，用水清洗皮膚或淋浴；不慎吸入后，應半直立體位；保持呼吸道暢通。如呼吸困難，給輸氧；如呼吸停止，立即進行人工呼吸。眼睛接觸后，立即提起眼瞼，用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鐘（如可能易行，取下隱形眼鏡）；如有誤食立即漱口，不可催吐，以防將嘔吐物倒吸入肺部。進行以上處理后，立即送醫。
參考資料 >
碳化鈣.國際化學品安全卡.2023-03-24
Calcium carbide.Royal Society of Chemistry -RSC .2023-03-24
bigbangcannons.bigbangcannons.2024-07-31