KALCIJEV HIDRID (CAH2): LASTNOSTI, REAKTIVNOST IN UPORABE - KEMIJA - 2025

Kalcijev hidrid je kemična spojina s formulo CaH2, zaradi česar zemeljsko alkalijsko hidrid. Ta kemična spojina ima dve ionski vezi med kalcijem in dvema hidridnima ionima, kot prikazuje slika 1.

Je fiziološki hidrid, kar pomeni, da je njegova struktura podobna soli. Njegova kristalna struktura je enaka strukturi svinčevega klorida (kotunnit mineral), kot je prikazano na sliki 2.

Slika 1: struktura kalcijevega hidrida

Slika 2: kristalna struktura kalcijevega hidrida

Vse alkalne in zemeljsko zemeljske kovine tvorijo hidridne soli. V kemiji je hidrid anion vodika, H- ali bolj pogosto gre za spojino, v kateri ima en ali več vodikovih centrov nukleofilne, redukcijske ali bazične lastnosti.

V spojinah, ki veljajo za hidride, je vodikov atom vezan na bolj elektropozitiven element ali skupino.

Lahko nastane z reakcijo kalcija in vodika pri temperaturi med 300 in 400 stopinj Celzija. Drug način za pripravo kalcijevega hidrida je segrevanje kalcijevega klorida skupaj z vodikom in kovinskim natrijem. Reakcija se zgodi na naslednji način:

CaCl2 + H2 + 2Na → CaH2 + 2NaCl

V tej reakciji kalcij (Ca) in vodik (H) ustvarjata molekulo kalcijevega hidrida, medtem ko natrijevi atomi skupaj s klorom ustvarjajo molekule natrijevega klorida (NaCl).

Kalcijev hidrid lahko dobimo tudi z zmanjšanjem kalcijevega oksida (CaO) z magnezijem (Mg). Reakcija poteka v prisotnosti vodika. Ta reakcija povzroči tudi magnezijev oksid (MgO). Spodaj je formula te kemijske reakcije:

CaO + Mg + H2 → CaH2 + MgO

Fizikalne in kemijske lastnosti kalcijevega hidrida

Kalcijev hidrid je niz kristalov z ortorombicno strukturo, ki so beli, kadar so čisti. Na splošno ga v tej obliki redko najdemo, tako da ima sivkast odtenek. Manjka ji značilen vonj. Njegov videz je prikazan na sliki 3 (Royal Society of Chemistry, 2015).

Slika 3: videz kalcijevega hidrida

Ima molekulsko maso 42.094 g / mol, tališče je 816 stopinj Celzija in gostoto 1,70 g / ml. Če se raztopi v vodi, reagira silovito, pri čemer nastaja vodik. Reagira tudi z alkoholom (Nacionalni center za biotehnološke informacije., SF).

Reaktivnost in nevarnosti

Kalcijev hidrid je stabilna kemikalija, čeprav je zelo reaktiven na vodo ali vlago. V stiku z vodo sprošča vnetljive vodikove pline, ki se lahko vnamejo spontano.

Velja za eksplozivno snov. Če se segreje v reakciji s tetrahidrofuranom, lahko povzroči eksplozijo. Ob mešanju s kloratom, hipokloritom, bromatom, kalijevim perkloratom postane občutljiv na toploto, trenje in postane eksploziven (Kalcijev hidrid 7789-78-8, 2016).

Ko se srebrovi fluorid zdrobi s kalcijevim hidridom, masa postane žarilna. Močno segrevanje hidrida s klorom, bromom ali jodom vodi v žarjenje.

Mešanice hidrida z različnimi bromati, na primer barijev bromat ali klorati, na primer barijev klorat in perklorati, kot je kalijev perklorat, eksplodirajo pri mletju. CaH2 reaktivno reagira s srebrovim fluoridom, če je podvržen trenju.

S to spojino je treba ravnati v inertni atmosferi. Če se z njim ne ravna pravilno, lahko resno ogrozi zdravje in varnost laboratorijskega osebja, oseb, ki se odzovejo na prvo pomoč in ravnajo s kemičnimi odpadki (UC center for laboratorijska varnost, 2013).

Izjemno nevaren v primeru stika s kožo ali očmi, saj draži. Zelo nevarno v primeru stika s kožo, saj je lahko jedko.

Nevarna je tudi v primeru zaužitja in vdihavanja. Količina poškodbe tkiva je odvisna od dolžine stika. Stik z očmi lahko povzroči poškodbe roženice ali slepoto.

Stik s kožo lahko povzroči vnetje in mehurje. Vdihavanje prahu povzroči draženje prebavil ali dihal, za katero je značilno žganje, kihanje in kašljanje.

Močna prekomerna izpostavljenost lahko povzroči poškodbe pljuč, zadušitev, nezavest in celo smrt. Za vnetje oči je značilna pordelost, zalivanje in srbenje. Za vnetje kože je značilen srbenje, luščenje, pordelost ali občasno mehurje.

Ponavljajoča izpostavljenost očesu na nizki ravni lahko povzroči draženje oči. Ponavljajoča se izpostavljenost kože lahko povzroči lokalno uničenje kože ali dermatitis.

Ponavljajoče vdihovanje prahu lahko povzroči različne stopnje draženja dihal ali poškodbe pljuč. Ponavljajoče ali daljše vdihavanje prahu lahko povzroči kronično draženje dihal (Material Safety Data Sheet Kalcijev hidrid MSDS, 2005).

V primeru stika z očmi jih je treba vsaj 15 minut takoj sprati z veliko vode, občasno pa dvigniti zgornjo in spodnjo veko.

V primeru stika s kožo takoj sperite z veliko vode vsaj 15 minut, pri tem pa odstranite onesnaženo oblačilo in obutev.

V primeru zaužitja bruhanja ne smemo izzivati. Poklicati je treba center za nadzor strupov. Priporočljivo je, da zapustite kraj izpostavljenosti in se takoj premaknete na prostem.

V primeru vdihavanja, če je dihanje oteženo, je potrebno dovajati kisik. Oživljanja iz ust v usta ne smemo dajati, če je žrtev snov pogoltnil ali vdihnil.

Umetno dihanje je treba spodbuditi s pomočjo žepne maske, opremljene z enosmernim ventilom ali drugim ustreznim dihalnim medicinskim pripomočkom. V vseh primerih je treba takoj dobiti zdravniško pomoč.

Ravnanje in skladiščenje

Sestavo je treba hraniti v suhi posodi proč od vročine. Hraniti ga je treba stran od virov vžiga. Prah ne sme dihati. Temu izdelku ne bi smeli dodajati vode

V primeru nezadostnega prezračevanja nosite primerno dihalno opremo, na primer filtrirno masko. V primeru izpostavljenosti poiščite zdravniško pomoč in, če je mogoče, prikažite etiketo. Izogibajte se stiku s kožo in očmi.

Na splošno lahko vnetljive materiale hranimo v ločeni varnostni omari ali shrambi. Posodo hranite tesno zaprto.

Hranite na hladnem in dobro prezračevanem mestu. Vsa oprema, ki vsebuje material, mora biti ozemljena, da ne pride do električnih iskric. Posodo je treba hraniti na suhem in na hladnem.

Je negorljiv material. Vendar morajo gasilci nositi primerno opremo, ko se borijo proti požaru okoli te kemične spojine.

Nikoli ni priporočljivo uporabljati vode za gašenje požara okoli kalcijevega hidrida. V ta namen lahko uporabimo suh pesek, pa tudi spojine, kot sta natrijev klorid in natrijev karbonat.

Če želite odstraniti delce kalcijevega hidrida, ga je treba raztapljati, tako da med mešanjem dodate 25 ml metanola na vsak gram hidrida v dušikovi atmosferi.

Po končani reakciji dodamo isti količini vode vodni spojini kalcijevega metoksida in jo odvedemo v odtok z veliko vode (National Research Council, 1995).

Uporaba in aplikacije

Sredstvo za sušenje

Kalijev hidrid je razmeroma blago sredstvo za sušenje. Zaradi tega je uporaba te spojine kot sušilca ​​varnejša v primerjavi z bolj reaktivnimi snovmi, kot so natrijeve-kalijeve in natrijeve kovinske zlitine. Reagira z vodo na naslednji način:

CaH2 + 2 H2O → Ca (OH) 2 + 2 H2

Produkte hidrolize te reakcije, vodik (plin) in Ca (OH) 2 (vodna zmes), lahko ločimo od kemičnega topila s postopkom filtracije, destilacije ali dekantiranja.

Ta kemična spojina je učinkovito sredstvo za sušenje za več osnovnih topil, kot sta amin in piridin. Včasih se uporablja za predhodno sušenje topil pred uporabo bolj reaktivnih sušil.

Proizvodnja vodika

V 40. letih prejšnjega stoletja je bila ta spojina na voljo kot vir vodika pod trgovskim imenom "Hydrolith."

Kot vir vodika se uporablja že dolgo. Še vedno se uporablja za proizvodnjo čistega vodika v laboratorijih za različne poskuse, napredne gorivne celice in baterije (American Elements, SF).

Spojina se že desetletja pogosto uporablja kot varno in priročno sredstvo napihniti vremenske balone.

Prav tako se redno uporablja v laboratorijih za proizvodnjo majhnih količin zelo čistega vodika za poskuse. Vsebnost vlage v dizelskem gorivu se izračuna iz vodika, razvitega po obdelavi s CaH2.

Redukcijsko sredstvo

Pri segrevanju med 600 in 1000 stopinj Celzija lahko cirkonijev oksid, niobij, uran, krom, titan, vanadij in tantal zmanjšamo za pripravo prahu teh kovin, zato lahko kalcijev hidrid uporabimo v metalurgiji prahu.

Naslednja reakcija prikazuje, kako kalcijev hidrid deluje kot redukcijsko sredstvo:

TiO + 2CaH2 → CaO + H2 + Ti

Slabost pri uporabi kalcijevega hidrida

Ta kemična spojina je pogosto prednostna izbira kot sušilno sredstvo; Vendar ima tudi nekaj pomanjkljivosti:

-Sušilno delovanje te spojine je počasno, saj ni topno v nobenem topilu, s katerim ne reagira silovito.

-Ta praškasta spojina je nezdružljiva s številnimi topili. Njihova reakcija s klorokarboni lahko celo povzroči eksplozije.

-Ne moremo ga uporabiti za deoksigenacijska topila, saj ne more odstranjevati raztopljenega kisika.

- Razlikovati med kalcijevim hidridom in kalcijevim hidroksidom je zaradi njihovih podobnih pojavov precej težavno.

Reference

1. Ameriški elementi. (SF). kalcijev hidrid. Pridobljeno s strani americanelements.com: americanelements.com.
2. Kalcijev hidrid 7789-78-8. (2016). Pridobljeno iz chemicalbook.com: chemicalbook.com.
3. kalcijev hidrid. (sf). Pridobljeno od učenca kemije: chemistrylearner.com.
4. Podatki o varnosti materiala Kalcijev hidrid MSDS. (2005, 10. oktobra). Pridobljeno z sciencelab.com: sciencelab.com.
5. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. (SF). Podatkovna baza PubChem; CID = 105052. Pridobljeno iz pubchem.ncbi.nlm.nih.gov: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. nacionalni raziskovalni svet. (devetnajst devetdeset pet). Preudarne prakse v laboratoriju: Ravnanje in odstranjevanje kemikalij. Washinton: NationalAacademy Press.
7. Royal Society of Chemistry. (2015). kalcijev hidrid ID 94784. Pridobljeno s chemspider.com: chemspider.com.
8. UC center za laboratorijsko varnost. (2013, 18. januarja). standardni postopek delovanja kalcijev hidrid. Pridobljeno s chemengr.ucsb.edu: chemengr.ucsb.edu.