KALSIUMHYDRID (CAH2): EGENSKAPER, REAKTIVITET OG BRUK - KJEMI - 2024

Den kalsiumhydrid er en kjemisk forbindelse av formel CaH2, noe som gjør jordalkalimetall- hydrid. Denne kjemiske forbindelsen har to ioniske bindinger mellom kalsium og de to hydridionene, som vist i figur 1.

Det er en saltvannhydrid, noe som betyr at dens struktur ligner salt. Den krystallinske strukturen er den samme som blyklorid (kotunnitt-mineral) som vist i figur 2.

Figur 1: struktur av kalsiumhydrid

Figur 2: Krystallstruktur av kalsiumhydrid

Alle alkali- og jordalkalimetaller danner hydridsalter. I kjemi er et hydrid anionet av hydrogen, H- eller, mer vanlig, er det en forbindelse der ett eller flere hydrogensentre har nukleofile, reduserende eller basiske egenskaper.

I forbindelser som regnes som hydrider, er hydrogenatom bundet til et mer elektropositivt element eller gruppe.

Det kan produseres ved å reagere kalsium og hydrogen ved en temperatur mellom 300 og 400 grader celsius. En annen måte å tilberede kalsiumhydrid er å varme opp kalsiumklorid sammen med hydrogen og metallisk natrium. Reaksjonen skjer som følger:

CaCl2 + H2 + 2Na → CaH2 + 2NaCl

I denne reaksjonen skaper kalsium (Ca) og hydrogen (H) et molekyl kalsiumhydrid mens natriumatomer sammen med klor danner molekyler av natriumklorid (NaCl).

Kalsiumhydrid kan også produseres ved å redusere kalsiumoksyd (CaO) med magnesium (Mg). Reaksjonen utføres i nærvær av hydrogen. Denne reaksjonen produserer også magnesiumoksyd (MgO). Nedenfor er formelen for denne kjemiske reaksjonen:

CaO + Mg + H2 → CaH2 + MgO

Fysiske og kjemiske egenskaper ved kalsiumhydrid

Kalsiumhydrid er et sett med krystaller med en ortorombisk struktur som er hvit når den er ren. Generelt er det sjelden du finner den i denne formen, så den har en gråaktig fargetone. Det mangler en karakteristisk lukt. Dets utseende er vist i figur 3 (Royal Society of Chemistry, 2015).

Figur 3: utseende av kalsiumhydrid

Den har en molekylvekt på 42,094 g / mol, har et smeltepunkt på 816 grader og en tetthet på 1,70 g / ml. Hvis den løses opp i vann, reagerer den voldsomt og produserer hydrogen. Den reagerer også med alkohol (National Center for Biotechnology Information., SF).

Reaktivitet og farer

Kalsiumhydrid er et stabilt kjemikalie, selv om det er svært reaktivt på vann eller fuktighet. Ved kontakt med vann frigjør det brennbare hydrogengasser som kan antennes spontant.

Det regnes som en eksplosiv forbindelse. Når den varmes opp i en reaksjon med tetrahydrofuran, kan det forårsake en eksplosjon. Når det blandes med klorat, hypokloritt, bromat, kaliumperklorat, blir det følsomt for varme, friksjon og blir eksplosivt (Calcium Hydride 7789-78-8, 2016).

Når sølvfluorid knuses med kalsiumhydrid, blir massen glødende. Sterk oppvarming av hydridet med klor, brom eller jod fører til glød.

Blandinger av hydridet med forskjellige bromater, for eksempel bariumbromat eller klorater, for eksempel bariumklorat og perklorater, slik som kaliumperklorat, eksploderer ved sliping. CaH2 reagerer glødende på sølvfluorid hvis det er utsatt for friksjon.

Denne forbindelsen må håndteres under en inert atmosfære. Hvis den ikke blir håndtert på riktig måte, kan det utgjøre en alvorlig trussel for helse og sikkerhet for laboratoriepersonell, førstesponsorer og håndtere av kjemisk avfall (UC-senter for laboratoriesikkerhet, 2013).

Ekstremt farlig i tilfelle kontakt med huden eller øynene, da det er et irritasjonsmiddel. Veldig farlig i tilfelle kontakt med huden, da det kan være etsende.

Det er også farlig i tilfelle svelging og innånding. Mengden vevsskade avhenger av kontakten. Kontakt med øynene kan føre til hornhinneskade eller blindhet.

Kontakt med huden kan forårsake betennelse og blemmer. Innånding av støv vil gi irritasjon i mage- og luftveiene, preget av svie, nysing og hoste.

Alvorlig overeksponering kan forårsake lungeskade, kvelning, bevisstløshet og til og med død. Betennelse i øyet er preget av rødhet, vanning og kløe. Betennelse i huden er preget av kløe, peeling, rødhet eller av og til blemmer.

Gjentatt øye eksponering for øye kan forårsake øyeirritasjon. Gjentatt hudeksponering kan føre til lokal ødeleggelse av huden, eller dermatitt.

Gjentatt innånding av støv kan gi varierende grad av luftveisirritasjon eller lungeskade. Gjentatt eller langvarig innånding av støv kan forårsake kronisk luftveisirritasjon (Materiell sikkerhetsdatablad Kalsiumhydrid MSDS, 2005).

Ved kontakt med øynene, bør de skylles øyeblikkelig med rikelig med vann i minst 15 minutter, og løft de øvre og nedre øyelokkene av og til.

Ved kontakt med huden, skyll øyeblikkelig med rikelig med vann i minst 15 minutter mens kontaminert klær og sko fjernes.

Ved svelging skal ikke oppkast induseres. Et giftkontrollsenter skal kalles. Det anbefales å forlate eksponeringsstedet og bevege seg utendørs umiddelbart.

Ved innånding, hvis det er vanskelig å puste, er det nødvendig å tilføre oksygen. Munn-til-munn-gjenopplivning skal ikke gis hvis offeret har svelget eller inhaleret stoffet.

Kunstig åndedrett bør induseres ved hjelp av en lommemaske utstyrt med enveisventil eller annet egnet medisinsk åndedrettsvern. I alle tilfeller bør legehjelp innhentes umiddelbart.

Håndtering og lagring

Forbindelsen bør oppbevares i en tørr beholder vekk fra varme. Det bør holdes unna antennelseskilder. Støv skal ikke pustes. Vann skal ikke tilsettes til dette produktet

Ved utilstrekkelig ventilasjon, bruk egnet åndedrettsvern, for eksempel en filtermaske. Ved eksponering, søk lege og vis etiketten der det er mulig. Unngå kontakt med hud og øyne.

Brannfarlige materialer, generelt, bør oppbevares i et eget sikkerhetsskap eller bod. Hold beholderen tett lukket.

Oppbevares på et kjølig og godt ventilert sted. Alt utstyr som inneholder materiale må være jordet for å unngå elektriske gnister. Beholderen skal holdes tørr og på et kjølig sted.

Det er et ikke-brennbart materiale. Brannmenn må imidlertid bruke passende utstyr mens de kjemper mot en brann rundt denne kjemiske forbindelsen.

Det anbefales aldri å bruke vann for å slukke en brann rundt kalsiumhydrid. Tørr sand, så vel som forbindelser som natriumklorid og natriumkarbonat kan brukes til dette formålet.

For å fjerne kalsiumhydridrester, må det spaltes ved å tilsette 25 ml metanol for hvert gram hydrid under nitrogenatmosfære under omrøring.

Etter at reaksjonen er fullstendig tilsettes det samme volumet vann til den vandige kalsiummetoksydforbindelse og slippes ut i avløpet med rikelig med vann (National Research Council, 1995).

Bruksområder og applikasjoner

Tørkemiddel

Kaliumhydrid er et relativt mildt tørkemiddel. På grunn av denne grunn er bruken av denne forbindelsen som et tørkemiddel sikrere sammenlignet med mer reaktive midler, som natrium-kalium og natriummetalllegeringer. Reagerer med vann som følger:

CaH2 + 2 H2O → Ca (OH) 2 + 2 H2

Hydrolyseproduktene fra denne reaksjonen, hydrogen (gass) og Ca (OH) 2 (en vandig blanding), kan skilles fra det kjemiske løsningsmidlet ved å følge en prosess med filtrering, destillasjon eller dekantering.

Denne kjemiske forbindelsen er et effektivt tørkemiddel for mange basiske løsningsmidler som aminer og pyridin. Noen ganger brukes det til å tørke løsemidler før du bruker mer reaktive tørkemidler.

Hydrogenproduksjon

På 1940-tallet var denne forbindelsen tilgjengelig som en kilde til hydrogen under handelsnavnet "Hydrolith."

Det har blitt brukt som en kilde til hydrogen i lang tid. Det brukes fortsatt til å produsere rent hydrogen i laboratorier for forskjellige eksperimenter, avanserte brenselceller og batteriprogrammer (American Elements, SF).

Forbindelsen har vært mye brukt i flere tiår som et trygt og praktisk middel for å blåse opp værballonger.

Det brukes også jevnlig i laboratorier for å produsere små mengder svært rent hydrogen for eksperimenter. Fuktighetsinnholdet i diesel blir beregnet ut fra hydrogenet som er utviklet etter behandling med CaH2.

Reduksjonsmiddel

Ved oppvarming mellom 600 og 1000 grader kan zirkoniumoksyd, niob, uran, krom, titan, vanadium og tantal reduseres for å fremstille pulveret av disse metaller, slik at kalsiumhydrid kan brukes i metallurgi av støv.

Følgende reaksjon illustrerer hvordan kalsiumhydrid fungerer som et reduksjonsmiddel:

TiO + 2CaH2 → CaO + H2 + Ti

Ulempe ved bruk av kalsiumhydrid

Denne kjemiske forbindelsen er ofte det foretrukne valget som tørkemiddel; Imidlertid har det også noen ulemper:

-Tørkevirkningen av denne forbindelsen er langsom, siden den ikke er løselig i noe løsningsmiddel som den ikke reagerer voldsomt.

-Denne pulveriserte forbindelsen er uforenlig med mange løsningsmidler. Reaksjonen deres med klorokarboner kan til og med forårsake eksplosjoner.

-Det kan ikke brukes til deoksygenering av løsningsmidler, da det ikke er i stand til å fjerne oppløst oksygen.

-Differensiering mellom kalsiumhydrid og kalsiumhydroksyd er ganske vanskelig på grunn av deres lignende utseende.

referanser

1. Amerikanske elementer. (SF). kalsiumhydrid. Hentet fra americanelements.com: americanelements.com.
2. Kalsiumhydrid 7789-78-8. (2016). Hentet fra Chemicalbook.com: Chemicalbook.com.
3. kalsiumhydrid. (SF). Hentet fra kjemi-elev: chemistrylearner.com.
4. Sikkerhetsdatablad Kalsiumhydrid MSDS. (2005, 10. oktober). Hentet fra sciencelab.com: sciencelab.com.
5. Nasjonalt senter for informasjon om bioteknologi. (SF). PubChem Compound Database; CID = 105052. Hentet fra pubchem.ncbi.nlm.nih.gov: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. nasjonalt forskningsråd. (nitten nitti fem). Forsiktige praksis i laboratoriet: Håndtering og avhending av kjemikalier. Washinton: NationalAacademy Press.
7. Royal Society of Chemistry. (2015). kalsiumhydrid ID 94784. Hentet fra chemspider.com: chemspider.com.
8. UC-senter for laboratoriesikkerhet. (2013, 18. januar). standard driftsprosedyre kalsiumhydrid. Hentet fra chemengr.ucsb.edu: chemengr.ucsb.edu.