KALSIUMHYDRIDI (CAH2): OMINAISUUDET, REAKTIIVISUUS JA KÄYTÖT - KEMIA - 2026

Kalsiumhydridistä on kemiallinen yhdiste, jolla on kaava CaH2, mikä tekee maa-alkalimetallien läsnä ollessa. Tällä kemiallisella yhdisteellä on kaksi ionista sidosta kalsiumin ja kahden hydridi-ionin välillä, kuten kuviossa 1 esitetään.

Se on suolaliuoshydridi, mikä tarkoittaa, että sen rakenne on samanlainen kuin suola. Sen kiteinen rakenne on sama kuin lyijykloridin (kotunniitin mineraali), kuten kuviossa 2 esitetään.

Kuvio 1: kalsiumhydridin rakenne

Kuvio 2: kalsiumhydridin kiderakenne

Kaikki alkali- ja maa-alkalimetallit muodostavat hydridisuoloja. Kemiassa hydridi on vetyanioni, H- tai, yleisemmin, se on yhdiste, jossa yhdellä tai useammalla vetykeskuksella on nukleofiilisiä, pelkistäviä tai emäksisiä ominaisuuksia.

Yhdisteissä, joita pidetään hydrideinä, vetyatomi kiinnittyy sähköopositiivisempaan alkuaineeseen tai ryhmään.

Sitä voidaan tuottaa saattamalla kalsium ja vety reagoimaan lämpötilassa 300-400 celsiusastetta. Toinen tapa valmistaa kalsiumhydridiä on kuumentaa kalsiumkloridia yhdessä vedyn ja metallisen natriumin kanssa. Reaktio tapahtuu seuraavasti:

CaCl2 + H2 + 2Na → CaH2 + 2NaCl

Tässä reaktiossa kalsium (Ca) ja vety (H) muodostavat molekyylin kalsiumhydridiä, kun taas natriumatomit yhdessä kloorin kanssa muodostavat natriumkloridin (NaCl) molekyylejä.

Kalsiumhydridiä voidaan myös tuottaa pelkistämällä kalsiumoksidi (CaO) magnesiumilla (Mg). Reaktio suoritetaan vedyn läsnä ollessa. Tämä reaktio tuottaa myös magnesiumoksidia (MgO). Alla on kaava tälle kemialliselle reaktiolle:

CaO + Mg + H2 → CaH2 + MgO

Kalsiumhydridin fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

Kalsiumhydridi on joukko kiteitä, joilla on ortombrinen rakenne ja jotka ovat puhtaita valkoisia. Yleensä on harvinaista löytää se tässä muodossa, joten sillä on yleensä harmahtava sävy. Sillä ei ole tyypillistä hajua. Sen ulkonäkö on esitetty kuvassa 3 (Royal Society of Chemistry, 2015).

Kuvio 3: kalsiumhydridin ulkonäkö

Sen molekyylipaino on 42,094 g / mol, sen sulamispiste on 816 celsiusastetta ja tiheys 1,70 g / ml. Jos se liukenee veteen, se reagoi kiivaasti tuottaen vetyä. Se reagoi myös alkoholin kanssa (National Center for Biotechnology Information., SF).

Reaktiivisuus ja vaarat

Kalsiumhydridi on vakaa kemikaali, vaikka se reagoi voimakkaasti veteen tai kosteuteen. Kosketuksessa veden kanssa se vapauttaa palavia vetykaasuja, jotka voivat syttyä itsestään.

Sitä pidetään räjähtävänä yhdisteenä. Kuumennettuna reaktiossa tetrahydrofuraanin kanssa se voi aiheuttaa räjähdyksen. Kloraatin, hypokloriitin, bromaatin, kaliumperkloraatin kanssa sekoitettuna siitä tulee herkkä lämpöä, kitkaa ja räjähdysvaarallista (Calcium Hydride 7789-78-8, 2016).

Kun hopeafluoridi murskataan kalsiumhydridillä, massa muuttuu hehkuvaksi. Hydridin voimakas kuumennus kloorilla, bromilla tai jodilla johtaa hehkuvuuteen.

Hydridiseokset eri bromaattien, esimerkiksi bariumbromaatin tai kloraattien, esimerkiksi bariumkloraatin, ja perkloraattien, kuten kaliumperkloraatin, kanssa räjähtävät jauhamalla. CaH2 reagoi hehkuvasti hopeafluoridin kanssa, jos se joutuu kitkaan.

Tätä yhdistettä on käsiteltävä inertissä ilmakehässä. Jos sitä ei käsitellä oikein, se voi aiheuttaa vakavan vaaran laboratorion henkilöstön, ensiavustajien ja kemiallisten jätteiden käsittelijöiden terveydelle ja turvallisuudelle (UC-keskus laboratorion turvallisuudelle, 2013).

Erittäin vaarallinen joutuessaan iholle tai silmiin, koska se on ärsyttävä. Erittäin vaarallinen joutuessaan iholle, koska se voi olla syövyttävä.

Se on vaarallinen myös nieltynä ja hengitettynä. Kudosvaurioiden määrä riippuu kosketuksen pituudesta. Kosketus silmiin voi johtaa sarveiskalvon vaurioihin tai sokeuteen.

Kosketus ihon kanssa voi aiheuttaa tulehduksia ja rakkuloita. Pölyn hengittäminen aiheuttaa maha-suolikanavan tai hengitysteiden ärsytystä, jolle on tunnusomaista polttaminen, aivastelu ja yskä.

Vakava ylialtistus voi aiheuttaa keuhkovaurioita, tukehtumisen, tajuttomuuden ja jopa kuoleman. Silmätulehdukselle on ominaista punoitus, juotto ja kutina. Ihotulehdukselle on ominaista kutina, kuoriutuminen, punoitus tai toisinaan rakkuloituminen.

Toistuva altistus silmälle voi aiheuttaa silmä-ärsytystä. Toistuva ihoaltistus voi aiheuttaa ihon paikallista tuhoamista tai ihottumaa.

Pölyn toistuva hengittäminen voi aiheuttaa erilaista hengitysteiden ärsytystä tai keuhkovaurioita. Pölyn toistuva tai pitkäaikainen hengittäminen voi aiheuttaa kroonista hengitysteiden ärsytystä (Käyttöturvallisuustiedote Kalsiumhydridi MSDS, 2005).

Jos ainetta joutuu silmiin, ne on huuhdeltava välittömästi runsaalla vedellä vähintään 15 minuutin ajan nostaen ajoittain ylä- ja alaluomea.

Jos ainetta joutuu iholle, huuhtele heti runsaalla vedellä vähintään 15 minuutin ajan poistaen saastuneet vaatteet ja kengät.

Jos ainetta on nielty, oksentelua ei tule aiheuttaa. Myrkkyntorjuntakeskus tulisi kutsua. On suositeltavaa jättää altistuspaikka ja siirtyä heti ulkona.

Jos hengitys on vaikeaa, on tarpeen syöttää happea. Suusta suuhun elvyttämistä ei tule antaa, jos uhri on niellyt tai hengittänyt ainetta.

Keinotekoinen hengitys on saatava aikaan taskusuojalla, joka on varustettu yksisuuntaisella venttiilillä tai muulla sopivalla hengityselinten lääkinnällisellä laitteella. Kaikissa tapauksissa lääkärinhoito on saatava heti.

Käsittely ja varastointi

Yhdiste tulisi pitää kuivassa astiassa kaukana lämmöstä. Se tulee pitää erillään sytytyslähteistä. Pölyä ei tule hengittää. Vettä ei pitäisi lisätä tähän tuotteeseen

Jos tuuletus on riittämätöntä, käytä sopivia hengityssuojaimia, kuten suodatinmaskia. Altistumisen yhteydessä hakeuduttava lääkärin hoitoon ja näytettävä etiketti mahdollisuuksien mukaan. Vältä kosketusta iholle ja silmiin.

Syttyvät materiaalit tulisi yleensä varastoida erilliseen turvakaappiin tai varastotilaan. Pidä pakkaus tiiviisti suljettuna.

Pidä viileässä ja hyvin ilmastoidussa paikassa. Kaikki materiaalia sisältävät laitteet on maadoitettava sähkö kipinöiden välttämiseksi. Säiliö on pidettävä kuivana ja viileässä paikassa.

Se on palamaton materiaali. Palomiesten on kuitenkin käytettävä asianmukaisia ​​välineitä taistellessaan tulipalossa tämän kemiallisen yhdisteen ympärillä.

Koskaan ei ole suositeltavaa käyttää vettä tulipalon sammuttamiseen kalsiumhydridin ympärillä. Kuivaa hiekkaa sekä yhdisteitä, kuten natriumkloridia ja natriumkarbonaattia, voidaan käyttää tähän tarkoitukseen.

Jättekalsiumhydridin poistamiseksi se on hajotettava lisäämällä lisäämällä 25 ml metanolia kutakin grammaa hydridiä typpiatmosfäärissä sekoittaen.

Kun reaktio on mennyt loppuun, sama määrä vettä lisätään vesipitoiseen kalsiummetoksidiyhdisteeseen ja se hävitetään viemäriin runsaalla vedellä (kansallinen tutkimusneuvosto, 1995).

Käyttö ja sovellukset

Kuivausaine

Kaliumhydridi on suhteellisen mieto kuivausaine. Tästä syystä tämän yhdisteen käyttö kuivatusaineena on turvallisempaa verrattuna reaktiivisempiin aineisiin, kuten natrium-kalium- ja natriummetalliseoksiin. Reagoi veden kanssa seuraavasti:

CaH2 + 2 H2O → Ca (OH) 2 + 2 H2

Tämän reaktion hydrolyysituotteet, vety (kaasu) ja Ca (OH) 2 (vesipitoinen seos), voidaan erottaa kemiallisesta liuottimesta suodattamalla, tislaamalla tai dekantoimalla.

Tämä kemiallinen yhdiste on tehokas kuivausaine monille emäksisille liuottimille, kuten amiineille ja pyridiinille. Sitä käytetään toisinaan liuottimien esikuivaamiseen ennen reaktiivisten kuivausaineiden käyttöä.

Vedyn tuotanto

1940-luvulla tätä yhdistettä oli saatavana vedyn lähteenä kauppanimellä "Hydrolith".

Sitä on käytetty vedyn lähteenä jo pitkään. Sitä käytetään edelleen puhtaan vedyn tuottamiseen laboratorioissa erilaisiin kokeisiin, edistyneisiin polttokennoihin ja akkuihin (American Elements, SF).

Yhdistettä on käytetty laajasti vuosikymmenien ajan turvallisena ja kätevänä välineenä ilmapallojen täyttämiseen.

Sitä käytetään myös säännöllisesti laboratorioissa pienten määrien erittäin puhtaan vedyn tuottamiseksi kokeisiin. Dieselpolttoaineen kosteuspitoisuus lasketaan vedystä, joka on kehitetty CaH2-käsittelyn jälkeen.

Pelkistävä aine

Kuumennettaessa välillä 600 - 1000 celsiusastetta, zirkoniumoksidi, niobium, uraani, kromi, titaani, vanadiini ja tantaali voidaan pelkistää näiden metallien jauheen valmistamiseksi, joten kalsiumhydridiä voidaan käyttää metallurgiassa pölyä.

Seuraava reaktio kuvaa, kuinka kalsiumhydridi toimii pelkistimenä:

TiO + 2CaH2 → CaO + H2 + Ti

Haitta kalsiumhydridin käytössä

Tämä kemiallinen yhdiste on usein edullinen valinta kuiva-aineena; Sillä on kuitenkin myös joitain haittoja:

- Tämän yhdisteen kuivausvaikutus on hidasta, koska se ei liukene mihinkään liuottimeen, jonka kanssa se ei reagoi kiivaasti.

-Tämä jauhettu yhdiste on yhteensopimaton monien liuottimien kanssa. Niiden reaktio kloorihiilivetyjen kanssa voi jopa aiheuttaa räjähdyksiä.

- Sitä ei voida käyttää liuottimien hapettumiseen, koska se ei pysty poistamaan liuenneen hapen.

- Kalsiumhydridin ja kalsiumhydroksidin erottaminen toisistaan ​​on melko vaikeaa niiden samankaltaisten esiintymisten vuoksi.

Viitteet

1. Amerikkalaiset elementit. (SF). kalsiumhydridi. Haettu osoitteesta americanelements.com: americanelements.com.
2. Kalsiumhydridi 7789-78-8. (2016). Haettu osoitteesta chemicalbook.com: chemicalbook.com.
3. kalsiumhydridi. (SF). Haettu kemian oppijalta: chemistrylearner.com.
4. Käyttöturvallisuustiedote Kalsiumhydridi MSDS. (2005, 10. lokakuuta). Haettu osoitteesta sciencelab.com: sciencelab.com.
5. Kansallinen bioteknologiatietokeskus. (SF). PubChem-yhdisteiden tietokanta; CID = 105052. Haettu osoitteesta pubchem.ncbi.nlm.nih.gov: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. kansallinen tutkimusneuvosto. (tuhatyhdeksänsataayhdeksänkymmentäviisi). Varovaiset käytännöt laboratoriossa: Kemikaalien käsittely ja hävittäminen. Washinton: NationalAacademy Press.
7. Royal Society of Chemistry. (2015). kalsiumhydridi ID 94784. Haettu osoitteesta chemspider.com: chemspider.com.
8. UC-keskus laboratorioturvallisuutta varten. (2013, 18. tammikuuta). standardi toimintamenetelmä kalsiumhydridi. Haettu osoitteesta chemengr.ucsb.edu: chemengr.ucsb.edu.