IDRURO DI CALCIO (CAH2): PROPRIETÀ, REATTIVITÀ E USI - CHIMICA - 2025

L' idruro di calcio è un composto chimico di formula CaH2, che rende l'idruro alcalino terroso. Questo composto chimico ha due legami ionici tra il calcio e i due ioni idruro, come mostrato nella Figura 1.

È un idruro salino, il che significa che la sua struttura è simile al sale. La sua struttura cristallina è la stessa di quella del cloruro di piombo (minerale di cotunnite) come mostrato in figura 2.

Figura 1: struttura dell'idruro di calcio

Figura 2: struttura cristallina dell'idruro di calcio

Tutti i metalli alcalini e alcalino terrosi formano sali di idruro. In chimica, un idruro è l'anione dell'idrogeno, H- o, più comunemente, è un composto in cui uno o più centri di idrogeno hanno proprietà nucleofile, riducenti o basiche.

Nei composti considerati idruri, l'atomo di idrogeno è attaccato a un elemento o gruppo più elettropositivo.

Può essere prodotto facendo reagire calcio e idrogeno a una temperatura compresa tra 300 e 400 gradi Celsius. Un altro modo per preparare l'idruro di calcio è riscaldare il cloruro di calcio insieme all'idrogeno e al sodio metallico. La reazione avviene come segue:

CaCl2 + H2 + 2Na → CaH2 + 2NaCl

In questa reazione, il calcio (Ca) e l'idrogeno (H) creano una molecola di idruro di calcio mentre gli atomi di sodio insieme al cloro creano molecole di cloruro di sodio (NaCl).

L'idruro di calcio può anche essere prodotto riducendo l'ossido di calcio (CaO) con magnesio (Mg). La reazione viene condotta in presenza di idrogeno. Questa reazione produce anche ossido di magnesio (MgO). Di seguito è riportata la formula per questa reazione chimica:

CaO + Mg + H2 → CaH2 + MgO

Proprietà fisiche e chimiche dell'idruro di calcio

L'idruro di calcio è un insieme di cristalli con una struttura ortorombica che sono bianchi quando puri. In generale, è raro trovarlo in questa forma, quindi tende ad avere una tonalità grigiastra. Manca un odore caratteristico. Il suo aspetto è mostrato nella figura 3 (Royal Society of Chemistry, 2015).

Figura 3: aspetto dell'idruro di calcio

Ha un peso molecolare di 42,094 g / mol, ha un punto di fusione di 816 gradi centigradi e una densità di 1,70 g / ml. Se si dissolve in acqua, reagisce violentemente producendo idrogeno. Reagisce anche con l'alcol (National Center for Biotechnology Information., SF).

Reattività e rischi

L'idruro di calcio è una sostanza chimica stabile, sebbene sia altamente reattiva all'acqua o all'umidità. A contatto con l'acqua rilascia gas idrogeno infiammabili che possono infiammarsi spontaneamente.

È considerato un composto esplosivo. Se riscaldato in una reazione con tetraidrofurano, può causare un'esplosione. Se miscelato con clorato, ipoclorito, bromato, perclorato di potassio, diventa sensibile al calore, all'attrito e diventa esplosivo (Idruro di calcio 7789-78-8, 2016).

Quando il fluoruro d'argento viene schiacciato con idruro di calcio, la massa diventa incandescente. Il forte riscaldamento dell'idruro con cloro, bromo o iodio porta all'incandescenza.

Miscele dell'idruro con vari bromati, per esempio bromato di bario o clorati, per esempio clorato di bario e perclorati come perclorato di potassio, esplodono durante la macinazione. CaH2 reagisce in modo incandescente con fluoruro d'argento se è soggetto ad attrito.

Questo composto deve essere maneggiato in un'atmosfera inerte. Se non gestito correttamente, può rappresentare una seria minaccia per la salute e la sicurezza del personale di laboratorio, dei primi soccorritori e dei gestori di rifiuti chimici (UC center for Laboratory Safety, 2013).

Estremamente pericoloso in caso di contatto con la pelle o gli occhi, in quanto irritante. Molto pericoloso in caso di contatto con la pelle in quanto può essere corrosivo.

È anche pericoloso in caso di ingestione e inalazione. L'entità del danno tissutale dipende dalla lunghezza del contatto. Il contatto con gli occhi può provocare danni alla cornea o cecità.

Il contatto con la pelle può causare infiammazioni e vesciche. L'inalazione di polvere provoca irritazione del tratto gastrointestinale o respiratorio, caratterizzata da bruciore, starnuti e tosse.

Una grave sovraesposizione può causare danni ai polmoni, soffocamento, perdita di coscienza e persino la morte. L'infiammazione degli occhi è caratterizzata da arrossamento, lacrimazione e prurito. L'infiammazione della pelle è caratterizzata da prurito, desquamazione, arrossamento o occasionalmente vesciche.

L'esposizione oculare ripetuta a basso livello può causare irritazione agli occhi. L'esposizione ripetuta della pelle può causare la distruzione locale della pelle o dermatiti.

L'inalazione ripetuta di polvere può produrre vari gradi di irritazione respiratoria o danni ai polmoni. L'inalazione ripetuta o prolungata di polvere può causare irritazione respiratoria cronica (Scheda di sicurezza del materiale idruro di calcio MSDS, 2005).

In caso di contatto con gli occhi, sciacquarli immediatamente con abbondante acqua per almeno 15 minuti, sollevando di tanto in tanto le palpebre superiori e inferiori.

In caso di contatto con la pelle, sciacquare immediatamente con abbondante acqua per almeno 15 minuti rimuovendo indumenti e scarpe contaminati.

In caso di ingestione, il vomito non deve essere indotto. Dovrebbe essere chiamato un centro antiveleni. Si consiglia di lasciare il luogo di esposizione e di spostarsi immediatamente all'aperto.

In caso di inalazione, se la respirazione è difficoltosa è necessario fornire ossigeno. La rianimazione bocca a bocca non deve essere eseguita se la vittima ha ingerito o inalato la sostanza.

La respirazione artificiale deve essere indotta con l'ausilio di una maschera tascabile dotata di valvola unidirezionale o altro dispositivo medico respiratorio idoneo. In tutti i casi, consultare immediatamente un medico.

Manipolazione e stoccaggio

Il composto va conservato in un contenitore asciutto, lontano dal calore. Dovrebbe essere tenuto lontano da fonti di accensione. La polvere non deve essere respirata. Non aggiungere acqua a questo prodotto

In caso di ventilazione insufficiente, indossare un apparecchio respiratorio adatto come una maschera con filtro. In caso di esposizione, consultare un medico e, ove possibile, esporre l'etichetta. Evitare il contatto con la pelle e gli occhi.

I materiali infiammabili, in generale, dovrebbero essere conservati in un armadio di sicurezza separato o in un ripostiglio. Tieni il contenitore chiuso ermeticamente.

Conservare in un luogo fresco e ben ventilato. Tutte le apparecchiature contenenti materiale devono essere messe a terra per evitare scintille elettriche. Il contenitore deve essere mantenuto asciutto e in un luogo fresco.

È un materiale non infiammabile. Tuttavia, i vigili del fuoco devono indossare attrezzature adeguate mentre combattono un incendio intorno a questo composto chimico.

Non è mai consigliabile utilizzare l'acqua per spegnere un incendio intorno all'idruro di calcio. A tale scopo è possibile utilizzare sabbia asciutta, nonché composti come cloruro di sodio e carbonato di sodio.

Per rimuovere i detriti di idruro di calcio, deve essere decomposto aggiungendo 25 ml di metanolo per ogni grammo di idruro sotto un'atmosfera di azoto mentre si agita.

Dopo che la reazione è completa, lo stesso volume di acqua viene aggiunto al composto acquoso di metossido di calcio e scaricato nello scarico con abbondante acqua (National Research Council, 1995).

Usi e applicazioni

Agente essiccante

L'idruro di potassio è un essiccante relativamente mite. Per questo motivo, l'uso di questo composto come essiccante è più sicuro rispetto ad agenti più reattivi, come le leghe sodio-potassio e sodio metallico. Reagisce con l'acqua come segue:

CaH2 + 2 H2O → Ca (OH) 2 + 2 H2

I prodotti di idrolisi di questa reazione, idrogeno (gas) e Ca (OH) 2 (una miscela acquosa), possono essere separati dal solvente chimico seguendo un processo di filtrazione, distillazione o decantazione.

Questo composto chimico è un essiccante efficace per molti solventi di base come ammine e piridina. A volte viene utilizzato per pre-essiccare i solventi prima di utilizzare essiccanti più reattivi.

Produzione di idrogeno

Negli anni Quaranta, questo composto era disponibile come fonte di idrogeno con il nome commerciale "Hydrolith".

È stato utilizzato come fonte di idrogeno per molto tempo. Viene ancora utilizzato per produrre idrogeno puro nei laboratori per vari esperimenti, celle a combustibile avanzate e applicazioni per batterie (American Elements, SF).

Il composto è stato ampiamente utilizzato per decenni come mezzo sicuro e conveniente per gonfiare i palloni meteorologici.

Viene anche usato regolarmente nei laboratori per produrre piccole quantità di idrogeno altamente puro per esperimenti. Il contenuto di umidità del gasolio è calcolato dall'idrogeno sviluppato dopo il trattamento con CaH2.

Agente riducente

Quando riscaldato tra 600 e 1000 gradi centigradi, l'ossido di zirconio, il niobio, l'uranio, il cromo, il titanio, il vanadio e il tantalio possono essere ridotti per preparare la polvere di questi metalli, quindi l'idruro di calcio può essere utilizzato nella metallurgia di polvere.

La seguente reazione illustra come l'idruro di calcio agisce come agente riducente:

TiO + 2CaH2 → CaO + H2 + Ti

Svantaggio nell'uso dell'idruro di calcio

Questo composto chimico è spesso la scelta preferita come agente essiccante; Tuttavia, presenta anche alcuni svantaggi:

-L'azione essiccante di questo composto è lenta, poiché non è solubile in nessun solvente con il quale non reagisce violentemente.

-Questo composto in polvere è incompatibile con molti solventi. La loro reazione con i clorocarburi può persino causare esplosioni.

-Non può essere utilizzato per deossigenare solventi, in quanto non è in grado di rimuovere l'ossigeno disciolto.

-Differenziare tra idruro di calcio e idrossido di calcio è abbastanza difficile a causa del loro aspetto simile.

Riferimenti

1. Elementi americani. (SF). idruro di calcio. Estratto da americanelements.com: americanelements.com.
2. Idruro di calcio 7789-78-8. (2016). Estratto da chemicalbook.com: chemicalbook.com.
3. idruro di calcio. (Sf). Estratto dallo studente di chimica: chemistrylearner.com.
4. Scheda di sicurezza del materiale Idruro di calcio MSDS. (2005, 10 ottobre). Estratto da sciencelab.com: sciencelab.com.
5. Centro nazionale per le informazioni sulla biotecnologia. (SF). Database composto di PubChem; CID = 105052. Estratto da pubchem.ncbi.nlm.nih.gov: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. Consiglio Nazionale per la Ricerca. (1995). Pratiche prudenti in laboratorio: manipolazione e smaltimento di prodotti chimici. Washinton: NationalAacademy Press.
7. Royal Society of Chemistry. (2015). ID idruro di calcio 94784. Estratto da chemspider.com: chemspider.com.
8. Centro UC per la sicurezza del laboratorio. (2013, 18 gennaio). procedura operativa standard idruro di calcio. Estratto da chemengr.ucsb.edu: chemengr.ucsb.edu.