Hidreto de cálcio (CaH2): propriedades, reatividade e usos - Ciência - 2023

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o hidreto de cálcio É um composto químico com a fórmula CaH2, o que o torna um hidreto alcalino-terroso. Este composto químico possui duas ligações iônicas entre o cálcio e os dois íons hidreto, conforme mostrado na Figura 1.

É um hidreto salino, o que significa que sua estrutura é semelhante à do sal. Sua estrutura cristalina é a mesma do cloreto de chumbo (mineral cotunnita), conforme mostrado na figura 2.

Todos os metais alcalinos e alcalino-terrosos formam sais de hidreto. Em química, um hidreto é o ânion de hidrogênio, H- ou, mais comumente, é um composto no qual um ou mais centros de hidrogênio têm propriedades nucleofílicas, redutoras ou básicas.

Em compostos considerados hidretos, o átomo de hidrogênio está ligado a um elemento ou grupo mais eletropositivo.

Pode ser produzido pela reação de cálcio e hidrogênio a uma temperatura entre 300 e 400 graus Celsius. Outra forma de preparar o hidreto de cálcio é aquecer o cloreto de cálcio junto com o hidrogênio e o sódio metálico. A reação acontece da seguinte forma:

CaCl2 + H2 + 2Na → CaH2 + 2NaCl

Nessa reação, o cálcio (Ca) e o hidrogênio (H) criam uma molécula de hidreto de cálcio, enquanto os átomos de sódio, juntamente com o cloro, criam moléculas de cloreto de sódio (NaCl).

O hidreto de cálcio também pode ser produzido reduzindo o óxido de cálcio (CaO) com magnésio (Mg). A reação é realizada na presença de hidrogênio. Esta reação também produz óxido de magnésio (MgO). Abaixo está a fórmula para esta reação química:

CaO + Mg + H2 → CaH2 + MgO

Propriedades físicas e químicas do hidreto de cálcio

O hidreto de cálcio é um conjunto de cristais com estrutura branca ortorrômbica quando puro. Geralmente, é raro encontrá-lo nesta forma, então geralmente tem uma tonalidade acinzentada. Não tem um odor característico. Sua aparência é mostrada na figura 3 (Royal Society of Chemistry, 2015).

Tem um peso molecular de 42,094 g / mol, tem um ponto de fusão de 816 graus centígrados e uma densidade de 1,70 g / ml. Se ele se dissolver na água, ele reage violentamente produzindo hidrogênio. Também reage com o álcool (National Center for Biotechnology Information., S.F.).

Reatividade e perigos

O hidreto de cálcio é um produto químico estável, embora seja altamente reativo à água ou umidade. Em contato com a água, libera gases de hidrogênio inflamáveis que podem entrar em ignição espontaneamente.

É considerado um composto explosivo. Quando aquecido em uma reação com o tetra-hidrofurano, pode causar uma explosão. Quando misturado com clorato, hipoclorito, bromato, perclorato de potássio, torna-se sensível ao calor, fricção e torna-se explosivo (Hidreto de Cálcio 7789-78-8, 2016).

Quando o fluoreto de prata é esmagado com hidreto de cálcio, a massa torna-se incandescente. O forte aquecimento do hidreto com cloro, bromo ou iodo leva à incandescência.

As misturas do hidreto com vários bromatos, por exemplo bromato ou cloratos de bário, por exemplo clorato de bário e percloratos, tais como perclorato de potássio, explodem na moagem. O CaH2 reage de forma incandescente com o fluoreto de prata se estiver sujeito a fricção.

Este composto deve ser manuseado sob uma atmosfera inerte. Se não for manuseado adequadamente, pode representar uma séria ameaça à saúde e segurança do pessoal do laboratório, socorristas e manipuladores de resíduos químicos (UC center for Laboratory Safety, 2013).

Extremamente perigoso em caso de contato com a pele ou olhos, pois é irritante. Muito perigoso em caso de contato com a pele, pois pode ser corrosivo.

Também é perigoso em caso de ingestão e inalação. A quantidade de dano ao tecido depende da duração do contato. O contato com os olhos pode resultar em danos à córnea ou cegueira.

O contato com a pele pode causar inflamação e bolhas. A inalação de poeira produzirá irritação do trato gastrointestinal ou respiratório, caracterizada por ardor, espirros e tosse.

A superexposição severa pode causar danos aos pulmões, sufocação, perda de consciência e até morte. A inflamação do olho é caracterizada por vermelhidão, lacrimejamento e coceira. A inflamação da pele é caracterizada por coceira, descamação, vermelhidão ou, ocasionalmente, bolhas.

A exposição repetida de baixo nível nos olhos pode causar irritação nos olhos. A exposição repetida da pele pode causar destruição local da pele ou dermatite.

A inalação repetida de poeira pode produzir vários graus de irritação respiratória ou danos aos pulmões. A inalação repetida ou prolongada de poeira pode causar irritação respiratória crônica (Folha de Dados de Segurança de Materiais Hidreto de Cálcio MSDS, 2005).

Em caso de contato com os olhos, devem ser lavados imediatamente com água em abundância por no mínimo 15 minutos, levantando ocasionalmente as pálpebras superiores e inferiores.

Em caso de contato com a pele, enxágue imediatamente com água em abundância por pelo menos 15 minutos enquanto remove roupas e sapatos contaminados.

Em caso de ingestão, o vômito não deve ser induzido. Um centro de controle de veneno deve ser chamado. É aconselhável deixar o local de exposição e deslocar-se imediatamente para o exterior.

Em caso de inalação, se a respiração estiver difícil, é necessário fornecer oxigênio. A ressuscitação boca-a-boca não deve ser administrada se a vítima tiver engolido ou inalado a substância.

A respiração artificial deve ser induzida com o auxílio de uma máscara de bolso equipada com uma válvula unidirecional ou outro dispositivo médico respiratório adequado. Em todos os casos, atenção médica deve ser obtida imediatamente.

Manuseio e armazenamento

O composto deve ser mantido em um recipiente seco, longe do calor. Deve ser mantido longe de fontes de ignição. A poeira não deve ser respirada. Água não deve ser adicionada a este produto

Em caso de ventilação insuficiente, use equipamento respiratório adequado, como máscara com filtro. Em caso de exposição, procure atendimento médico e exiba o rótulo sempre que possível. Evitar o contato com a pele e os olhos.

Os materiais inflamáveis, em geral, devem ser armazenados em um armário de segurança ou depósito separado. Mantenha o recipiente hermeticamente fechado.

Mantenha em local fresco e bem ventilado. Todos os equipamentos que contêm material devem ser aterrados para evitar faíscas elétricas. O recipiente deve ser mantido seco e em local fresco.

É um material não inflamável. No entanto, os bombeiros devem usar equipamentos adequados para combater um incêndio em torno deste composto químico.

Nunca é aconselhável usar água para apagar um incêndio em torno de hidreto de cálcio. Areia seca, bem como compostos como cloreto de sódio e carbonato de sódio podem ser usados para esse fim.

Para remover o hidreto de cálcio residual, ele deve ser decomposto pela adição de 25 ml de metanol para cada grama de hidreto sob uma atmosfera de nitrogênio enquanto se agita.

Após a conclusão da reação, o mesmo volume de água é adicionado ao composto de metóxido de cálcio aquoso e descarregado no ralo com bastante água (conselho nacional de pesquisa, 1995).

Usos e aplicações

Agente dessecante

O hidreto de potássio é um dessecante relativamente suave. Por esse motivo, o uso desse composto como dessecante é mais seguro em comparação a agentes mais reativos, como sódio-potássio e ligas metálicas de sódio. Reage com a água da seguinte forma:

CaH2 + 2 H2O → Ca (OH) 2 + 2 H2

Os produtos de hidrólise desta reação, hidrogênio (gás) e Ca (OH) 2 (uma mistura aquosa), podem ser separados do solvente químico por meio de um processo de filtração, destilação ou decantação.

Este composto químico é um dessecante eficaz para muitos solventes básicos, como aminas e piridina. Às vezes é usado para pré-secar solventes antes de usar dessecantes mais reativos.

Produção de hidrogênio

Na década de 1940, esse composto estava disponível como fonte de hidrogênio sob o nome comercial "Hydrolith".

Há muito tempo é usado como fonte de hidrogênio. Ele ainda é usado para produzir hidrogênio puro em laboratórios para vários experimentos, células de combustível avançadas e aplicações de bateria (American Elements, S.F.).

O composto tem sido amplamente utilizado por décadas como um meio seguro e conveniente de encher balões meteorológicos.

Também é usado regularmente em laboratórios para produzir pequenas quantidades de hidrogênio altamente puro para experimentos. O teor de umidade do combustível diesel é calculado a partir do hidrogênio desenvolvido após o tratamento com CaH2.

Agente redutor

Quando aquecidos entre 600 e 1000 graus centígrados, óxido de zircônio, nióbio, urânio, cromo, titânio, vanádio e tântalo podem ser reduzidos para preparar o pó desses metais, de modo que o hidreto de cálcio pode ser usado na metalurgia de poeira.

A seguinte reação ilustra como o hidreto de cálcio atua como agente redutor:

TiO + 2CaH2 → CaO + H2 + Ti

Desvantagem no uso de hidreto de cálcio

Este composto químico é frequentemente a escolha preferida como agente de secagem; No entanto, também tem algumas desvantagens:

-A ação secante deste composto é lenta, pois não é solúvel em nenhum solvente com o qual não reaja violentamente.

-Este composto em pó é incompatível com muitos solventes. Sua reação com clorocarbonos pode até causar explosões.

- Não pode ser usado para desoxigenar solventes, pois não é capaz de remover o oxigênio dissolvido.

-A diferenciação entre hidreto de cálcio e hidróxido de cálcio é bastante difícil devido à sua aparência semelhante.

Referências

Elementos americanos. (S.F.). hidreto de cálcio. Obtido em americanelements.com: americanelements.com.
Hidreto de cálcio 7789-78-8. (2016). Obtido em chemicalbook.com: chemicalbook.com.
hidreto de cálcio. (s.f.). Retirado do aluno de química: chemistrylearner.com.
Folha de Dados de Segurança de Material FISPQ hidreto de cálcio. (2005, 10 de outubro). Obtido em sciencelab.com: sciencelab.com.
Centro Nacional de Informações sobre Biotecnologia. (S.F.). PubChem Compound Database; CID = 105052. Obtido em pubchem.ncbi.nlm.nih.gov: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
Conselho Nacional de Pesquisa. (novecentos e noventa e cinco). Práticas prudentes no laboratório: manuseio e descarte de produtos químicos. Washinton: NationalAacademy Press.
Royal Society of Chemistry. (2015). hidreto de cálcio ID 94784. Obtido em chemspider.com: chemspider.com.
Centro UC para segurança laboratorial. (2013, 18 de janeiro). procedimento operacional padrão hidreto de cálcio. Obtido em chemengr.ucsb.edu: chemengr.ucsb.edu.