КАЛЦИЕВ ХИДРИД (CAH2): СВОЙСТВА, РЕАКТИВНОСТ И ПРИЛОЖЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025

В калциев хидрид е химично съединение с формула CaH2, което прави алкалоземен хидрид. Това химично съединение има две йонни връзки между калция и двата хидридни йона, както е показано на фигура 1.

Това е солев хидрид, което означава, че структурата му е подобна на солта. Кристалната му структура е същата като тази на оловен хлорид (котунитов минерал), както е показано на фигура 2.

Фигура 1: структура на калциев хидрид

Фигура 2: кристална структура на калциев хидрид

Всички алкални и алкалоземни метали образуват хидридни соли. В химията хидрид е анионът на водород, Н- или по-често това е съединение, в което един или повече водородни центрове имат нуклеофилни, редуциращи или основни свойства.

В съединения, които се считат за хидриди, водородният атом е свързан към по-електропозитивен елемент или група.

Може да се получи чрез взаимодействие на калций и водород при температура между 300 и 400 градуса по Целзий. Друг начин за приготвяне на калциев хидрид е нагряването на калциев хлорид заедно с водород и метален натрий. Реакцията се случва по следния начин:

CaCl2 + H2 + 2Na → CaH2 + 2NaCl

При тази реакция калций (Са) и водород (Н) създават молекула на калциев хидрид, докато натриевите атоми заедно с хлора създават молекули натриев хлорид (NaCl).

Калциевият хидрид може да се получи и чрез намаляване на калциевия оксид (CaO) с магнезий (Mg). Реакцията се провежда в присъствието на водород. Тази реакция също произвежда магнезиев оксид (MgO). По-долу е формулата за тази химическа реакция:

CaO + Mg + H2 → CaH2 + MgO

Физични и химични свойства на калциев хидрид

Калциевият хидрид е набор от кристали с орторомбична структура, които са бели, когато са чисти. По принцип е рядко да го намерите в тази форма, така че има тенденция да има сивкав оттенък. Липсва характерна миризма. Появата му е показана на фигура 3 (Royal Society of Chemistry, 2015).

Фигура 3: поява на калциев хидрид

Той има молекулно тегло 42.094 g / mol, точка на топене 816 градуса по Целзий и плътност 1.70 g / ml. Ако се разтвори във вода, той реагира бурно, отделяйки водород. Реагира и с алкохол (Национален център за биотехнологична информация., SF).

Реактивност и опасности

Калциевият хидрид е стабилен химикал, въпреки че е силно реактивен към вода или влага. При контакт с вода, той отделя запалими водородни газове, които могат да се запалят спонтанно.

Смята се за експлозивно съединение. При нагряване в реакция с тетрахидрофуран може да предизвика експлозия. Когато се смеси с хлорат, хипохлорит, бромат, калиев перхлорат, той става чувствителен към топлина, триене и става експлозивен (Калциев хидрид 7789-78-8, 2016).

Когато сребърен флуорид се смаже с калциев хидрид, масата става нажежаема. Силното нагряване на хидрида с хлор, бром или йод води до нажежаване.

Смесите на хидрида с различни бромати, например бариев бромат или хлорати, например бариев хлорат и перхлорати като калиев перхлорат, се взривяват при смилане. CaH2 реагира с нажежаема жичка със сребърен флуорид, ако е подложен на триене.

Това съединение трябва да се обработва в инертна атмосфера. Ако не се работи по правилен начин, това може да представлява сериозна заплаха за здравето и безопасността на лабораторния персонал, реагиращите лица и боравещите с химически отпадъци (UC център за лабораторна безопасност, 2013).

Изключително опасен в случай на контакт с кожата или очите, тъй като е дразнител. Много опасно в случай на контакт с кожата, тъй като може да бъде корозивно.

Опасен е и при поглъщане и вдишване. Количеството увреждане на тъканите зависи от дължината на контакта. Контактът с очите може да доведе до увреждане на роговицата или слепота.

Контактът с кожата може да причини възпаление и мехури. Вдишването на прах ще предизвика дразнене на стомашно-чревния или дихателния тракт, характеризиращо се с парене, кихане и кашляне.

Тежката преекспозиция може да причини увреждане на белите дробове, задушаване, безсъзнание и дори смърт. Възпалението на окото се характеризира със зачервяване, поливане и сърбеж. Възпалението на кожата се характеризира със сърбеж, пилинг, зачервяване или от време на време мехури.

Многократното излагане на око на ниско ниво може да причини дразнене на очите. Повторното излагане на кожата може да причини локално разрушаване на кожата или дерматит.

Повторното вдишване на прах може да доведе до различна степен на дихателно дразнене или увреждане на белите дробове. Повторното или продължително вдишване на прах може да причини хронично дразнене на дихателните пътища (Материал за безопасност на материалите Калциев хидрид MSDS, 2005 г.).

В случай на контакт с очите, те трябва незабавно да се изплакват с много вода в продължение на най-малко 15 минути, като от време на време повдигат горния и долния клепач.

В случай на контакт с кожата, изплакнете веднага с много вода в продължение на най-малко 15 минути, докато изваждате замърсените дрехи и обувки.

В случай на поглъщане, повръщането не трябва да се предизвиква. Трябва да се извика център за контрол на отровата. Препоръчително е незабавно да напуснете мястото на експозиция и да се движите на открито.

В случай на вдишване, ако дишането е затруднено, е необходимо да се достави кислород. Не трябва да се дава реанимация от уста на уста, ако жертвата е погълнала или вдишала веществото.

Изкуственото дишане трябва да се предизвиква с помощта на джобна маска, снабдена с еднопосочен клапан или друго подходящо респираторно медицинско устройство. Във всички случаи трябва незабавно да се потърси медицинска помощ.

Работа и съхранение

Съединението трябва да се съхранява в сух съд, далеч от топлина. Трябва да се пази от източници на запалване. Прахът не трябва да се диша. Към този продукт не трябва да се добавя вода

В случай на недостатъчна вентилация носете подходящо дихателно оборудване, като филтърна маска. В случай на експозиция потърсете медицинска помощ и покажете етикета, когато е възможно. Избягвайте контакт с кожата и очите.

Като цяло запалимите материали трябва да се съхраняват в отделен килер или помещение за съхранение. Съхранявайте контейнера плътно затворен.

Съхранявайте на хладно и добре проветриво място. Цялото оборудване, съдържащо материал, трябва да бъде заземено, за да се избегнат електрически искри. Съдът трябва да се съхранява сух и на хладно място.

Това е незапалим материал. Огнеборците обаче трябва да носят подходящо оборудване, докато се борят с пожар около това химическо съединение.

Никога не е препоръчително да използвате вода за гасене на пожар около калциев хидрид. За тази цел могат да се използват сух пясък, както и съединения като натриев хлорид и натриев карбонат.

За да се отстранят отпадъчните калциев хидрид, той трябва да се разгради чрез добавяне на 25 ml метанол за всеки грам хидрид в азотна атмосфера при разбъркване.

След като реакцията приключи, същият обем вода се добавя към водното съединение на калциев метоксид и се изхвърля в канализацията с много вода (Национален съвет за изследвания, 1995).

Употреби и приложения

Сушител

Калиевият хидрид е сравнително лек десикант. Поради тази причина използването на това съединение като десикант е по-безопасно в сравнение с по-реактивни агенти, като натриево-калиеви и натриеви метални сплави. Реагира с вода, както следва:

CaH2 + 2 H2O → Ca (OH) 2 + 2 H2

Продуктите на хидролизата на тази реакция, водород (газ) и Са (ОН) 2 (водна смес), могат да бъдат отделени от химическия разтворител чрез процес на филтриране, дестилация или декантиране.

Това химично съединение е ефективен десикант за много основни разтворители като амини и пиридин. Понякога се използва за предварително изсушаване на разтворители, преди да се използват по-реактивни сушилни.

Производство на водород

През 40-те години това съединение се предлага като източник на водород под търговското наименование "Hydrolith".

Използва се като източник на водород от дълго време. Все още се използва за производство на чист водород в лаборатории за различни експерименти, усъвършенствани горивни клетки и приложения за батерии (American Elements, SF).

Съединението се използва широко от десетилетия като безопасно и удобно средство за надуване на метеорологични балони.

Също така редовно се използва в лаборатории за производство на малки количества високо чист водород за експерименти. Съдържанието на влага в дизеловото гориво се изчислява от водорода, разработен след третиране с CaH2.

Редуциращ агент

При нагряване между 600 и 1000 градуса по Целзий, циркониев оксид, ниобий, уран, хром, титан, ванадий и тантал могат да бъдат намалени за приготвяне на праха от тези метали, така че калциевият хидрид може да се използва в металургията от прах.

Следващата реакция илюстрира как калциевият хидрид действа като редуциращ агент:

TiO + 2CaH2 → CaO + H2 + Ti

Недостатък при употребата на калциев хидрид

Това химично съединение често е предпочитаният избор като изсушаващ агент; Въпреки това, той има и някои недостатъци:

-Суходействието на това съединение е бавно, тъй като не е разтворимо във всеки разтворител, с който не реагира бурно.

-Това прахообразно съединение е несъвместимо с много разтворители. Реакцията им с хлоровъглеводороди дори може да предизвика експлозии.

-Не може да се използва за дезоксигениращи разтворители, тъй като не е в състояние да отстранява разтворения кислород.

-Различаването между калциев хидрид и калциев хидроксид е доста трудно поради техните подобни изяви.

Препратки

1. Американски елементи. (SF). калциев хидрид. Извлечено от americanelements.com: americanelements.com.
2. Калциев хидрид 7789-78-8. (2016 г.). Извлечено от chemicalbook.com: chemicalbook.com.
3. калциев хидрид. (SF). Извлечено от учащия по химия: chemistrylearner.com.
4. Информационен лист за безопасност на материалите Калциев хидрид MSDS. (2005 г., 10 октомври). Извлечено от sciencelab.com: sciencelab.com.
5. Национален център за информация за биотехнологиите. (SF). PubChem Compound Database; CID = 105052. Извлечено от pubchem.ncbi.nlm.nih.gov: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. национален съвет за научни изследвания. (деветнадесет деветдесет и пет). Благоразумни практики в лабораторията: Работа и изхвърляне на химикали. Washinton: NationalAacademy Press.
7. Кралско химическо дружество. (2015). калциев хидрид ID 94784. Извлечено от chemspider.com: chemspider.com.
8. UC център за лабораторна безопасност. (2013 г., 18 януари). стандартна операционна процедура калциев хидрид. Извлечено от chemengr.ucsb.edu: chemengr.ucsb.edu.