هيدريد الكالسيوم (CAH2): الخصائص والتفاعل والاستخدامات - كيمياء - 2026

و هيدريد الكالسيوم هو مركب كيميائي من صيغة CaH2، الأمر الذي يجعل هيدريد الأرض القلوية. يحتوي هذا المركب الكيميائي على رابطين أيونيين بين الكالسيوم وأيوني الهيدريد ، كما هو موضح في الشكل 1.

وهو عبارة عن هيدريد ملحي مما يعني أن تركيبته تشبه الملح. هيكلها البلوري هو نفس هيكل كلوريد الرصاص (معدن الكوتونيت) كما هو موضح في الشكل 2.

الشكل 1: هيكل هيدريد الكالسيوم

الشكل 2: التركيب البلوري لهيدريد الكالسيوم

تشكل جميع الفلزات الأرضية القلوية والقلوية أملاح هيدريد. في الكيمياء ، الهيدريد هو أنيون الهيدروجين ، H- أو ، بشكل أكثر شيوعًا ، هو مركب يحتوي فيه واحد أو أكثر من مراكز الهيدروجين على خصائص محبة للنووية أو مختزلة أو أساسية.

في المركبات التي تعتبر هيدريدات ، يتم ربط ذرة الهيدروجين بعنصر أو مجموعة أكثر حساسية للكهرباء.

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 المعدني. يحدث التفاعل على النحو التالي:

CaCl2 + H2 + 2Na → CaH2 + 2NaCl

في هذا التفاعل ، ينتج الكالسيوم (Ca) والهيدروجين (H) جزيء من هيدريد الكالسيوم بينما تنتج ذرات الصوديوم مع الكلور جزيئات كلوريد الصوديوم (NaCl).

يمكن أيضًا إنتاج هيدريد الكالسيوم عن طريق تقليل أكسيد الكالسيوم (CaO) بالمغنيسيوم (Mg). يتم إجراء التفاعل في وجود الهيدروجين. ينتج هذا التفاعل أيضًا أكسيد المغنيسيوم (MgO). فيما يلي صيغة هذا التفاعل الكيميائي:

CaO + Mg + H2 → CaH2 + MgO

الخصائص الفيزيائية والكيميائية لهيدريد الكالسيوم

هيدريد الكالسيوم عبارة عن مجموعة من البلورات ذات البنية المعوية التي تكون بيضاء عندما تكون نقية. بشكل عام ، من النادر العثور عليه في هذا الشكل لذلك يميل إلى أن يكون له صبغة رمادية. يفتقر إلى رائحة مميزة. يظهر مظهره في الشكل 3 (الجمعية الملكية للكيمياء ، 2015).

الشكل 3: ظهور هيدريد الكالسيوم

يبلغ وزنه الجزيئي 42.094 جم / مول ، وله نقطة انصهار تبلغ 816 درجة مئوية وكثافة 1.70 جم / مل. إذا ذاب في الماء ، فإنه يتفاعل بعنف وينتج الهيدروجين. كما أنه يتفاعل مع الكحول (المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية. ، SF).

التفاعلية والمخاطر

هيدريد الكالسيوم مادة كيميائية مستقرة ، على الرغم من أنها شديدة التفاعل مع الماء أو الرطوبة. عند ملامسته للماء ، يطلق غازات الهيدروجين القابلة للاشتعال والتي يمكن أن تشتعل تلقائيًا.

يعتبر مركب متفجر. عند تسخينه في تفاعل مع رباعي هيدرو الفوران ، يمكن أن يتسبب في حدوث انفجار. عند مزجه مع الكلورات ، هيبوكلوريت ، البرومات ، فوق كلورات البوتاسيوم ، يصبح حساسًا للحرارة ، والاحتكاك ، ويصبح متفجرًا (Calcium Hydride 7789-78-8 ، 2016).

عندما يتم سحق فلوريد الفضة بهيدريد الكالسيوم ، تصبح الكتلة متوهجة. يؤدي التسخين القوي للهيدريد بالكلور أو البروم أو اليود إلى التوهج.

تنفجر مخاليط الهيدريد مع البرومات المختلفة ، على سبيل المثال برومات الباريوم أو الكلورات ، على سبيل المثال كلورات الباريوم والبيركلورات مثل فوق كلورات البوتاسيوم ، عند الطحن. يتفاعل CaH2 بشكل متوهج مع فلوريد الفضة إذا كان عرضة للاحتكاك.

يجب التعامل مع هذا المركب في جو خامل. إذا لم يتم التعامل معها بشكل صحيح ، فقد تشكل تهديدًا خطيرًا على صحة وسلامة موظفي المختبرات وأول المستجيبين ومعالجات النفايات الكيميائية (مركز جامعة كاليفورنيا لسلامة المختبرات ، 2013).

خطير للغاية في حالة ملامسته للجلد أو العينين ، لأنه مادة مهيجة. خطير للغاية في حالة ملامسته للجلد حيث يمكن أن يكون مادة أكالة.

كما أنه خطير في حالة الابتلاع والاستنشاق. يعتمد مقدار تلف الأنسجة على طول التلامس. يمكن أن يؤدي ملامسة العين إلى تلف القرنية أو العمى.

يمكن أن يسبب ملامسة الجلد التهابات وبثور. يؤدي استنشاق الغبار إلى تهيج الجهاز الهضمي أو الجهاز التنفسي ، ويتميز بالحرق والعطس والسعال.

يمكن أن يتسبب التعرض المفرط الشديد في تلف الرئة والاختناق وفقدان الوعي وحتى الموت. يتميز التهاب العين بالاحمرار والرياح والحكة. يتميز التهاب الجلد بالحكة أو التقشير أو الاحمرار أو ظهور تقرحات في بعض الأحيان.

قد يؤدي التعرض المتكرر للعين منخفض المستوى إلى تهيج العين. يمكن أن يتسبب التعرض المتكرر للجلد في تدمير الجلد الموضعي أو التهاب الجلد.

يمكن أن يؤدي استنشاق الغبار المتكرر إلى درجات متفاوتة من تهيج الجهاز التنفسي أو تلف الرئة. يمكن أن يتسبب استنشاق الغبار المتكرر أو لفترات طويلة في حدوث تهيج تنفسي مزمن (ورقة بيانات سلامة المواد هيدريد الكالسيوم MSDS ، 2005).

في حالة ملامسة العينين ، يجب شطفهما فورًا بكمية كبيرة من الماء لمدة 15 دقيقة على الأقل ، مع رفع الجفن العلوي والسفلي أحيانًا.

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

في حالة الابتلاع ، لا ينبغي إحداث القيء. يجب استدعاء مركز مراقبة السموم. يُنصح بمغادرة مكان التعرض والانتقال إلى الخارج على الفور.

في حالة الاستنشاق ، إذا كان التنفس صعبًا ، فمن الضروري توفير الأكسجين. لا ينبغي إجراء الإنعاش من الفم إلى الفم إذا ابتلعت الضحية المادة أو استنشقتها.

يجب إجراء التنفس الاصطناعي بمساعدة قناع الجيب المزود بصمام أحادي الاتجاه أو أي جهاز طبي تنفسي مناسب. في جميع الحالات ، يجب الحصول على رعاية طبية على الفور.

المناولة والتخزين

يجب حفظ المركب في وعاء جاف بعيدًا عن الحرارة. يجب إبعاده عن مصادر الاشتعال. لا ينبغي استنشاق الغبار. لا ينبغي إضافة الماء لهذا المنتج

في حالة عدم كفاية التهوية ، قم بارتداء معدات التنفس المناسبة مثل قناع المرشح. في حالة التعرض ، اطلب العناية الطبية واعرض الملصق حيثما أمكن ذلك. تجنب ملامسة الجلد والعينين.

يجب تخزين المواد القابلة للاشتعال بشكل عام في خزانة أمان منفصلة أو غرفة تخزين. الحفاظ على حاوية مغلقة بإحكام.

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

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

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

لإزالة نفايات هيدريد الكالسيوم ، يجب أن تتحلل بإضافة 25 مل من الميثانول لكل جرام من الهيدريد تحت جو من النيتروجين أثناء التقليب.

بمجرد اكتمال التفاعل ، يضاف نفس الحجم من الماء إلى مركب ميثوكسيد الكالسيوم المائي ويتم التخلص منه في الصرف مع الكثير من الماء (National Research Council، 1995).

الاستخدامات والتطبيقات

عامل مجفف

هيدريد البوتاسيوم مادة مجففة معتدلة نسبيًا. لهذا السبب ، فإن استخدام هذا المركب كمجفف أكثر أمانًا مقارنة بالعوامل الأكثر تفاعلًا ، مثل سبائك الصوديوم والبوتاسيوم وسبائك معادن الصوديوم. يتفاعل مع الماء على النحو التالي:

CaH2 + 2 H2O → Ca (OH) 2 + 2 H2

يمكن فصل نواتج التحلل المائي لهذا التفاعل ، الهيدروجين (غاز) و Ca (OH) 2 (خليط مائي) ، عن المذيب الكيميائي باتباع عملية الترشيح أو التقطير أو الصب.

هذا المركب الكيميائي هو مجفف فعال للعديد من المذيبات الأساسية مثل الأمينات والبيريدين. يستخدم أحيانًا لتجفيف المذيبات مسبقًا قبل استخدام المزيد من المجففات التفاعلية.

إنتاج الهيدروجين

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

تم استخدامه كمصدر للهيدروجين لفترة طويلة. لا يزال يستخدم لإنتاج الهيدروجين النقي في المعامل لمختلف التجارب وخلايا الوقود المتقدمة وتطبيقات البطاريات (American Elements ، SF).

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

كما أنه يستخدم بانتظام في المختبرات لإنتاج كميات صغيرة من الهيدروجين عالي النقاء لإجراء التجارب. يتم حساب محتوى الرطوبة في وقود الديزل من الهيدروجين المطور بعد المعالجة بـ CaH2.

الحد من وكيل

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

يوضح التفاعل التالي كيفية عمل 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 ، فإن له أيضًا بعض العيوب:

- يكون عمل التجفيف لهذا المركب بطيئاً لأنه غير قابل للذوبان في أي مذيب لا يتفاعل معه بعنف.

- هذا المركب المسحوق غير متوافق مع العديد من المذيبات. تفاعلهم مع الكلوروكربونات يمكن أن يسبب انفجارات.

- لا يمكن استخدامه لمذيبات إزالة الأكسجين ، حيث إنه غير قادر على إزالة الأكسجين المذاب.

- التفريق بين هيدريد الكالسيوم وهيدروكسيد الكالسيوم صعب للغاية بسبب مظاهرهما المتشابهة.

المراجع

1. العناصر الأمريكية. (سادس). هيدريد الكالسيوم. تم الاسترجاع من americanelements.com: americanelements.com.
2. هيدريد الكالسيوم 7789-78-8. (2016). تم الاسترجاع من chemicalbook.com: chemicalbook.com.
3. هيدريد الكالسيوم. (سادس). تم الاسترجاع من متعلم الكيمياء: chemistrylearner.com.
4. ورقة بيانات سلامة المواد هيدريد الكالسيوم MSDS. (2005 ، 10 أكتوبر). تم الاسترجاع من موقع sciencelab.com: sciencelab.com.
5. المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية. (سادس). قاعدة بيانات PubChem المركبة ؛ الرقم التعريفي للعميل = 105052. تم الاسترجاع من pubchem.ncbi.nlm.nih.gov: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. المجلس الوطني للبحوث. (تسعة وتسعون وخمسة وتسعون). الممارسات الحكيمة في المختبر: تداول المواد الكيميائية والتخلص منها. واشنتون: مطبعة الأكاديمية الوطنية.
7. الجمعية الملكية للكيمياء. (2015). معرف هيدريد الكالسيوم 94784. تم الاسترجاع من chemspider.com: chemspider.com.
8. مركز جامعة كاليفورنيا لسلامة المختبرات. (2013 ، 18 يناير). إجراء التشغيل القياسي هيدريد الكالسيوم. تم الاسترجاع من chemengr.ucsb.edu: chemengr.ucsb.edu.