هيدريد الكالسيوم (CaH2): الخصائص والتفاعلية والاستخدامات

هيدريد الكالسيوم هو مركب كيميائي له الصيغة CaH2 ، مما يجعله هيدريد أرضي قلوي. يحتوي هذا المركب الكيميائي على رباطين أيونيين بين الكالسيوم وأيونات الهيدريد ، كما هو مبين في الشكل 1.

إنه هيدريد ملحي ، وهو ما يعني أن تركيبه يشبه الملح. هيكلها البلوري هو نفسه من كلوريد الرصاص (Cotunnite المعدنية) كما هو مبين في الشكل 2.

جميع المعادن القلوية والقلوية تشكل أملاح هيدريد. في الكيمياء ، يكون الهيدريد هو أنيون الهيدروجين ، H- أو ، على نحو أكثر شيوعًا ، مركب يكون فيه مركز أو أكثر من مراكز الهيدروجين له خصائص نووية أو مخفضة أو أساسية.

في المركبات التي تعتبر هيدرات ، يتم ربط ذرة الهيدروجين بعنصر أو مجموعة أكثر انتقائية.

يمكن إنتاجه عن طريق تفاعل الكالسيوم والهيدروجين عند درجة حرارة تتراوح بين 300 و 400 درجة مئوية. هناك طريقة أخرى لتحضير هيدريد الكالسيوم وهي تسخين كلوريد الكالسيوم مع الهيدروجين والصوديوم. يحدث رد الفعل على النحو التالي:

CaCl2 + H2 + 2Na → CaH2 + 2NaCl

في تفاعل التفاعل هذا ، يقوم كل من الكالسيوم (Ca) والهيدروجين (H) بإنشاء جزيء من هيدريد الكالسيوم بينما تقوم ذرات الصوديوم مع الكلور بإنشاء جزيئات من كلوريد الصوديوم (NaCl).

يمكن أيضًا إنتاج هيدريد الكالسيوم عن طريق تقليل أكسيد الكالسيوم (CaO) بالمغنيسيوم (Mg). يتم التفاعل في وجود الهيدروجين. ينتج هذا التفاعل أيضًا أكسيد المغنيسيوم (MgO). أدناه هي الصيغة لهذا التفاعل الكيميائي:

CaO + Mg + H2 → CaH2 + MgO

الخصائص الفيزيائية والكيميائية لهيدريد الكالسيوم

هيدريد الكالسيوم هو مجموعة من البلورات ذات بنية بيضاء لتقويم العظام عندما تكون نقية. عمومًا ، من النادر العثور عليه في هذا النموذج ، لذلك عادةً ما يكون له صبغة رمادية. يفتقر إلى رائحة مميزة. يظهر الشكل في الشكل 3 (الجمعية الملكية للكيمياء ، 2015).

له وزن جزيئي قدره 42،094 جم / مول ، له نقطة انصهار تبلغ 816 درجة مئوية وكثافة 1.70 جم / مل. إذا كان يذوب في الماء فإنه يتفاعل بعنف إنتاج الهيدروجين. يتفاعل أيضًا مع الكحول (المركز الوطني لمعلومات التقنية الحيوية ، SF).

التفاعل والمخاطر

هيدريد الكالسيوم مادة كيميائية مستقرة ، على الرغم من أنها شديدة التفاعل مع الماء أو الرطوبة. في اتصال مع الماء ، يطلق غازات الهيدروجين القابلة للاشتعال التي يمكن أن تشتعل تلقائيا.

يعتبر مركب متفجر. عند تسخينها في رد فعل مع رباعي هيدروفوران ، يمكن أن يسبب انفجار. عند مزجه بالكلورات ، هيبوكلوريت ، برومات ، بيركلورات البوتاسيوم ، يصبح حساسًا للحرارة والاحتكاك ويصبح متفجرًا (Calcium Hydride 7789-78-8، 2016).

عندما يتم سحق الفلورايد الفضي مع هيدريد الكالسيوم ، تصبح الكتلة ساطعة. تسخين قوي للهيدريد مع الكلور أو البروم أو اليود يؤدي إلى السهو.

تنفجر مخاليط الهيدريد مع العديد من البرومات ، مثل بروم الباريوم أو الكلورات ، على سبيل المثال كلورات الباريوم وكلورات البيركلورات مثل بيركلورات البوتاسيوم عند سحنها. يتفاعل CaH2 مع الفلورايد الفضي إذا كان عرضة للاحتكاك.

يجب التعامل مع هذا المركب في جو خامل. إذا لم يتم التعامل معها بشكل صحيح ، يمكن أن تشكل تهديدًا خطيرًا على صحة وسلامة العاملين في المختبرات ، عمال الإنقاذ ومعالجات النفايات الكيميائية (مركز UC لسلامة المختبرات ، 2013).

خطير للغاية في حالة ملامسة الجلد أو العينين ، لأنه مزعج. خطير للغاية في حالة ملامسة الجلد لأنه يمكن أن يكون تآكلًا.

كما أنه خطير في حالة البلع والاستنشاق. مقدار تلف الأنسجة يعتمد على طول الاتصال. ملامسة العينين قد يؤدي إلى تلف القرنية أو العمى.

ملامسة الجلد يمكن أن يسبب الالتهابات والبثور. استنشاق الغبار سيؤدي إلى تهيج الجهاز الهضمي أو الجهاز التنفسي ، والذي يتميز بالحرق والعطس والسعال.

التعرض المفرط الحاد يمكن أن يسبب تلفاً في الرئة والاختناق وفقدان الوعي وحتى الموت. يتميز التهاب العين بالاحمرار والتهيج والحكة. يتميز التهاب الجلد بحكة أو تقشير أو احمرار أو تقرحات في بعض الأحيان.

التعرض المتكرر للعيون إلى مستوى منخفض يمكن أن يسبب تهيج العين. التعرض المتكرر للجلد قد يتسبب في تدمير الجلد المحلي ، أو التهاب الجلد.

استنشاق الغبار المتكرر يمكن أن ينتج درجة متفاوتة من تهيج الجهاز التنفسي أو تلف الرئة. استنشاق الغبار المتكرر أو المطول قد يسبب تهيج الجهاز التنفسي المزمن (ورقة بيانات سلامة المواد هيدريد الكالسيوم MSDS ، 2005).

في حالة ملامسة العينين ، يجب شطفهما على الفور بكمية كبيرة من الماء لمدة 15 دقيقة على الأقل ، وأحيانًا يرفع الجفون العلوي والسفلي.

في حالة ملامسة الجلد ، اشطفه على الفور بكمية كبيرة من الماء لمدة 15 دقيقة على الأقل أثناء إزالة الملابس والأحذية الملوثة.

في حالة الابتلاع ، يجب عدم إحداث القيء. يجب استدعاء مركز لمكافحة السموم. يستحسن ترك مكان التعرض والانتقال إلى الهواء الطلق على الفور.

في حالة الاستنشاق ، إذا كان التنفس صعبًا ، فمن الضروري توفير الأكسجين. لا يجب إعطاء التنفس من الفم إلى الفم إذا تناول الضحية المادة أو استنشقها.

يجب تحفيز التنفس الصناعي بمساعدة قناع الجيب المجهز بصمام أحادي الاتجاه أو أي جهاز طبي تنفسي مناسب آخر. في جميع الحالات ، يجب الحصول على العناية الطبية على الفور.

المناولة والتخزين

يجب حفظ المركب في حاوية جافة بعيدا عن الحرارة. يجب أن تبقى بعيدا عن مصادر الاشتعال. لا تتنفس الغبار. لا يجب إضافة الماء إلى هذا المنتج

في حالة عدم وجود تهوية كافية ، ارتد معدات تنفسية مناسبة مثل قناع المرشح. في حالة التعرض ، يجب أن تسعى للحصول على عناية طبية وإظهار الملصق قدر الإمكان. تجنب ملامسة الجلد والعينين.

المواد القابلة للاشتعال ، بشكل عام ، يجب تخزينها في خزانة أمن منفصلة أو غرفة تخزين. الحفاظ على الحاوية مغلقة بإحكام.

نضع في مكان بارد وجيد التهوية. يجب تأريض جميع المعدات التي تحتوي على مواد لتجنب الشرر الكهربائي. يجب أن تبقى الحاوية جافة وفي مكان بارد.

إنها مادة غير قابلة للاشتعال. ومع ذلك ، يجب على رجال الإطفاء استخدام المعدات المناسبة أثناء إخماد حريق حول هذا المركب الكيميائي.

لا ينصح أبدًا باستخدام الماء لإخماد حريق حول هيدريد الكالسيوم. يمكن استخدام الرمل الجاف ، وكذلك المركبات مثل كلوريد الصوديوم وكربونات الصوديوم لهذا الغرض.

لإزالة هيدريد الكالسيوم ، يجب أن تتحلل بإضافة 25 مل من الميثانول لكل غرام من هيدريد تحت جو من النيتروجين مع التحريك.

بمجرد الانتهاء من التفاعل ، يتم إضافة نفس الحجم من الماء إلى مركب ميثوكسيد الكالسيوم المائي وتصريفه في الصرف مع الكثير من الماء (National Research Council، 1995).

يستخدم والتطبيقات

وكيل المجففة

هيدريد البوتاسيوم هو مجفف خفيف نسبيا. لهذا السبب ، فإن استخدام هذا المركب كمجفف هو أكثر أمانًا مقارنة بالعوامل الأكثر تفاعلية ، مثل سبائك البوتاسيوم الصوديوم وسبائك فلز الصوديوم. يتفاعل مع الماء بالطريقة التالية:

CaH2 + 2 H2O → Ca (OH) 2 + 2 H2

يمكن فصل منتجات التحلل المائي الناتجة عن هذا التفاعل ، أي الهيدروجين (الغاز) و Ca (OH) 2 (خليط مائي) ، عن المذيب الكيميائي بعد عملية الترشيح أو التقطير أو التفريغ.

هذا المركب الكيميائي هو مجفّف فعال للعديد من المذيبات الأساسية مثل الأمينات والبيريدين. يتم استخدامه في بعض الأحيان لتجفيف المذيبات قبل استخدام المجففات التفاعلية.

إنتاج الهيدروجين

في الأربعينيات من القرن العشرين ، كان هذا المركب متاحًا كمصدر للهيدروجين تحت الاسم التجاري "Hydrolith".

وقد استخدم كمصدر للهيدروجين لفترة طويلة. لا يزال يستخدم لإنتاج الهيدروجين النقي في المختبرات لمختلف التجارب وخلايا الوقود المتقدمة وتطبيقات البطارية (American Elements، SF).

تم استخدام المجمع على نطاق واسع لعقود من الزمن كوسيلة آمنة ومريحة لتضخيم بالونات الطقس.

وبالمثل ، يتم استخدامه بانتظام في المختبرات لإنتاج كميات صغيرة من الهيدروجين النقي للغاية لإجراء التجارب. يتم حساب محتوى الرطوبة في وقود الديزل عن طريق الهيدروجين الذي تم تطويره بعد المعالجة باستخدام CaH2.

وكيل الحد

عند تسخينه بين 600 و 1000 درجة مئوية ، يمكن تقليل أكسيد الزركونيوم والنيوبيوم واليورانيوم والكروم والتيتانيوم والفاناديوم والتنتالوم لإعداد مسحوق هذه المعادن ، بحيث يمكن استخدام هيدريد الكالسيوم في المعادن من الغبار.

يوضح التفاعل التالي الطريقة التي يعمل بها هيدريد الكالسيوم كعامل اختزال:

TiO + 2CaH2 → CaO + H2 + Ti

عيب في استخدام هيدريد الكالسيوم

غالبًا ما يكون هذا المركب الكيميائي هو الخيار المفضل كعامل تجفيف ؛ ومع ذلك ، فإنه يحتوي أيضًا على بعض العيوب:

- يكون تجفيف هذا المركب بطيئًا ، لأنه غير قابل للذوبان في أي مذيب لا يتفاعل معه بعنف.

- هذا المسحوق المركب لا يتوافق مع العديد من المذيبات. رد فعلك مع الكلوروكربونات يمكن أن يسبب انفجارات.

- لا يمكن استخدامه لمذيبات إزالة الأكسجين ، لأنه غير قادر على التخلص من الأكسجين المذاب.

-الاختلاف بين هيدريد الكالسيوم وهيدروكسيد الكالسيوم صعب للغاية بسبب مظاهره المماثلة.