HIDRURĂ DE CALCIU (CAH2): PROPRIETĂȚI, REACTIVITATE ȘI UTILIZĂRI - CHIMIE - 2025

Hidrura de calciu este un compus chimic cu formula CaH2, ceea ce face ca hidrură de alcalinopământos. Acest compus chimic are două legături ionice între calciu și cei doi ioni de hidrură, așa cum se arată în figura 1.

Este o hidrură salină, ceea ce înseamnă că structura sa este similară cu sarea. Structura sa cristalină este aceeași cu cea a clorurii de plumb (mineral cotunnit), așa cum se arată în figura 2.

Figura 1: structura hidrurii de calciu

Figura 2: structura cristalină a hidrurii de calciu

Toate metalele alcaline și alcaline de pământ formează săruri de hidrură. În chimie, o hidrură este anionul de hidrogen, H- sau, mai frecvent, este un compus în care unul sau mai multe centre de hidrogen au proprietăți nucleofile, reducătoare sau de bază.

În compușii care sunt considerați hidruri, atomul de hidrogen este atașat la un element sau grup mai electropozitiv.

Poate fi produs prin reacția calciului și a hidrogenului la o temperatură cuprinsă între 300 și 400 de grade Celsius. Un alt mod de a prepara hidrură de calciu este încălzirea clorurii de calciu împreună cu hidrogenul și sodiul metalic. Reacția se întâmplă după cum urmează:

CaCl2 + H2 + 2Na → CaH2 + 2NaCl

În această reacție, calciul (Ca) și hidrogenul (H) creează o moleculă de hidrură de calciu în timp ce atomii de sodiu împreună cu clorul creează molecule de clorură de sodiu (NaCl).

Hidrura de calciu poate fi produsă și prin reducerea oxidului de calciu (CaO) cu magneziu (Mg). Reacția se realizează în prezența hidrogenului. Această reacție produce, de asemenea, oxid de magneziu (MgO). Mai jos este formula pentru această reacție chimică:

CaO + Mg + H2 → CaH2 + MgO

Proprietățile fizice și chimice ale hidrurii de calciu

Hidrura de calciu este un set de cristale cu o structură ortoromică care sunt albe atunci când sunt pure. În general, este rar să se găsească în această formă, astfel încât tinde să aibă o nuanță cenușie. Îi lipsește un miros caracteristic. Aspectul său este prezentat în figura 3 (Royal Society of Chemistry, 2015).

Figura 3: apariția hidrurii de calciu

Are o greutate moleculară de 42,094 g / mol, are un punct de topire de 816 grade centigrad și o densitate de 1,70 g / ml. Dacă se dizolvă în apă, reacționează violent, producând hidrogen. De asemenea, reacționează cu alcoolul (Centrul Național pentru Informații Biotehnologice., SF).

Reactivitate și pericole

Hidrura de calciu este un produs chimic stabil, deși este foarte reactiv la apă sau umiditate. În contact cu apa, degajă gaze de hidrogen inflamabile care se pot aprinde spontan.

Este considerat un compus exploziv. Când este încălzit într-o reacție cu tetrahidrofuran, poate provoca o explozie. Atunci când este amestecat cu clorat, hipoclorit, bromat, perclorat de potasiu, acesta devine sensibil la căldură, frecare și devine exploziv (hidrură de calciu 7789-78-8, 2016).

Când fluorul de argint este zdrobit cu hidrură de calciu, masa devine incandescentă. Încălzirea puternică a hidridei cu clor, brom sau iod duce la incandescență.

Amestecurile de hidrură cu diverși bromați, de exemplu bromatul de bariu sau clorații, de exemplu cloratul de bariu și percloratele, cum ar fi percloratul de potasiu, explodează pe măcinare. CaH2 reacționează incandescent cu fluorura de argint dacă este supusă frecării.

Acest compus trebuie manipulat într-o atmosferă inertă. Dacă nu este manipulat corect, poate reprezenta o amenințare serioasă pentru sănătatea și siguranța personalului de laborator, a primilor respondenți și a manipulatorilor de deșeuri chimice (centrul UC pentru siguranța laboratorului, 2013).

Extrem de periculos în caz de contact cu pielea sau ochii, deoarece este iritant. Foarte periculos în caz de contact cu pielea, deoarece poate fi coroziv.

De asemenea, este periculos în caz de ingestie și inhalare. Cantitatea de leziuni tisulare depinde de lungimea contactului. Contactul cu ochii poate duce la deteriorarea corneei sau orbire.

Contactul cu pielea poate provoca inflamații și blistere. Inhalarea prafului va produce iritarea tractului gastrointestinal sau respirator, caracterizată prin arsură, strănut și tuse.

Supraexpunerea severă poate provoca leziuni pulmonare, sufocare, inconștiență și chiar moarte. Inflamația ochiului este caracterizată de roșeață, udare și mâncărime. Inflamarea pielii se caracterizează prin mâncărimi, peeling, roșeață sau vezicule.

Expunerea repetată a nivelului scăzut la ochi poate provoca iritarea ochilor. Expunerea repetată a pielii poate provoca distrugerea locală a pielii sau dermatită.

Inhalarea repetată a prafului poate produce diferite grade de iritație respiratorie sau leziuni pulmonare. Inhalarea repetată sau prelungită a prafului poate provoca iritații respiratorii cronice (Fișa cu date de securitate a materialelor Hidrură de calciu MSDS, 2005).

În caz de contact cu ochii, trebuie clătiți imediat cu multă apă timp de cel puțin 15 minute, ridicând ocazional pleoapele superioare și inferioare.

În caz de contact cu pielea, clătiți imediat cu multă apă timp de cel puțin 15 minute, în timp ce îndepărtați hainele și încălțămintea contaminate.

În caz de ingestie, vărsăturile nu trebuie induse. Un centru de control al otrăvurilor ar trebui să fie apelat. Este indicat să părăsiți locul de expunere și să vă deplasați imediat în aer liber.

În caz de inhalare, dacă respirația este dificilă este necesară furnizarea de oxigen. Resuscitarea gură la gură nu trebuie administrată dacă victima a înghițit sau a inhalat substanța.

Respirația artificială trebuie indusă cu ajutorul unei măști de buzunar dotată cu o supapă unidirecțională sau cu un alt dispozitiv medical respirator adecvat. În toate cazurile, trebuie acordată imediat asistență medicală.

Manipulare și depozitare

Compusul trebuie păstrat într-un recipient uscat departe de căldură. Ar trebui să fie ținut departe de sursele de aprindere. Praful nu trebuie respirat. Nu trebuie adăugat apă la acest produs

În cazul unei ventilații insuficiente, purtați echipamente respiratorii adecvate, cum ar fi o mască de filtrare. În caz de expunere, solicitați asistență medicală și afișați eticheta acolo unde este posibil. Evitați contactul cu pielea și ochii.

Materialele inflamabile, în general, trebuie depozitate într-un dulap de securitate sau o încăpere de depozitare separată. Păstrați recipientul bine închis.

Păstrați într-un loc răcoros și bine ventilat. Toate echipamentele care conțin material trebuie să fie împământate pentru a evita scântei electrice. Recipientul trebuie păstrat uscat și într-un loc răcoros.

Este un material neinflamabil. Cu toate acestea, pompierii trebuie să poarte echipament adecvat în timp ce luptă împotriva unui incendiu în jurul acestui compus chimic.

Nu se recomandă niciodată utilizarea apei pentru a stinge un incendiu în jurul hidrurii de calciu. În acest scop pot fi utilizate nisip uscat, precum și compuși precum clorura de sodiu și carbonatul de sodiu.

Pentru a îndepărta resturile de hidrură de calciu, acesta trebuie descompus adăugând 25 ml de metanol pentru fiecare gram de hidrură sub atmosferă de azot în timp ce se agită.

După ce reacția este completă, același volum de apă este adăugat la compusul apos de metoxid de calciu și evacuat în scurgere cu multă apă (consiliu național de cercetare, 1995).

Utilizări și aplicații

Agent desicant

Hidrura de potasiu este un desicant relativ ușor. Din acest motiv, utilizarea acestui compus ca desicant este mai sigură în comparație cu agenți mai reactivi, cum ar fi aliajele de sodiu-potasiu și metale. Reacționează cu apă după cum urmează:

CaH2 + 2 H2O → Ca (OH) 2 + 2 H2

Produsele de hidroliză ale acestei reacții, hidrogenul (gazul) și Ca (OH) 2 (un amestec apos), pot fi separate de solventul chimic urmând un proces de filtrare, distilare sau decantare.

Acest compus chimic este un desicant eficient pentru mulți solvenți de bază, cum ar fi aminele și piridina. Uneori este folosit pentru a pre-usca solvenții înainte de a utiliza desicantele mai reactive.

Producția de hidrogen

În anii 40, acest compus era disponibil ca sursă de hidrogen sub denumirea comercială "Hydrolith".

A fost folosit ca sursă de hidrogen pentru o lungă perioadă de timp. Este încă utilizat pentru a produce hidrogen pur în laboratoare pentru diverse experimente, pilule de combustibil avansate și aplicații pentru baterii (American Elements, SF).

Compusul a fost utilizat pe scară largă de zeci de ani ca mijloc sigur și convenabil de a umfla baloanele meteorologice.

De asemenea, este utilizat în mod regulat în laboratoare pentru a produce cantități mici de hidrogen extrem de pur pentru experimente. Conținutul de umiditate al motorinei este calculat din hidrogenul dezvoltat după tratamentul cu CaH2.

Agent de reducere

Când este încălzit între 600 și 1000 de grade centigrad, oxidul de zirconiu, niobiu, uraniu, crom, titan, vanadiu și tantal pot fi reduse pentru a pregăti pulberea acestor metale, astfel încât hidrura de calciu poate fi utilizată în metalurgie de praf.

Următoarea reacție ilustrează modul în care hidrura de calciu acționează ca agent reducător:

TiO + 2CaH2 → CaO + H2 + Ti

Dezavantaj în utilizarea hidrurii de calciu

Acest compus chimic este adesea alegerea preferată ca agent de uscare; Cu toate acestea, are și unele dezavantaje:

-Acțiunea de uscare a acestui compus este lentă, deoarece nu este solubilă în niciun solvent cu care nu reacționează violent.

-Acest compus pulverulent este incompatibil cu mulți solvenți. Reacția lor cu clorocarburi poate provoca chiar explozii.

-Nu poate fi utilizat pentru solvenții dezoxigenanti, deoarece nu este capabil să îndepărteze oxigenul dizolvat.

-Diferențierea dintre hidrura de calciu și hidroxidul de calciu este destul de dificilă datorită aparițiilor lor similare.

Referințe

1. Elemente americane (SF). hidrură de calciu. Preluat de la americanelements.com: americanelements.com.
2. Hidrură de calciu 7789-78-8. (2016). Preluat din chemicalbook.com: chemicalbook.com.
3. hidrură de calciu. (Sf). Preluat de la cursantul de chimie: chemistrylearner.com.
4. Fișă tehnică de securitate a materialelor MSDS cu hidrură de calciu. (2005, 10 octombrie). Preluat de la sciencelab.com: șticelab.com.
5. Centrul Național de Informații Biotehnologice. (SF). Baza de date compuse PubChem; CID = 105052. Preluat din pubchem.ncbi.nlm.nih.gov: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. Consiliul national de cercetare. (o mie noua sute nouazeci si cinci). Practici prudente în laborator: manipularea și eliminarea substanțelor chimice. Washinton: NationalAacademy Press.
7. Societatea Regală de Chimie. (2015). hidrura de calciu ID 94784. preluat de la chemspider.com: chemspider.com.
8. Centru UC pentru siguranța laboratorului. (2013, 18 ianuarie). procedura de operare standard hidrură de calciu. Preluat de la chemengr.ucsb.edu: chemengr.ucsb.edu.