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

O hidreto de cálcio é um composto químico de fórmula CaH2, o que faz que 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 de sal, o que significa que sua estrutura é semelhante ao sal. Sua estrutura cristalina é a mesma do cloreto de chumbo (mineral de cotunnita), como mostra a Figura 2.

Hidreto de cálcio (CaH2): propriedades, reatividade e usos 1

Figura 1: estrutura de hidreto de cálcio
Hidreto de cálcio (CaH2): propriedades, reatividade e usos 2
Figura 2: estrutura cristalina do hidreto de cálcio

Todos os metais alcalinos e alcalino-terrosos formam sais de hidreto. Na 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 é anexado a um elemento ou grupo mais eletropositivo.

Pode ser produzido reagindo cálcio e hidrogênio a uma temperatura entre 300 ou 400 graus Celsius. Outra maneira 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 maneira:

CaCl2 + H2 + 2Na → CaH2 + 2NaCl

Nesta 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 pela redução do óxido de cálcio (CaO) com magnésio (Mg). A reação é realizada na presença de hidrogênio. Essa reação também produz óxido de magnésio (MgO). A fórmula para esta reação química é apresentada abaixo:

CaO + Mg + H2 → CaH2 + MgO

Propriedades físicas e químicas do hidreto de cálcio

O hidreto de cálcio é um conjunto de cristais de estrutura ortorrômbica branca quando puros. Geralmente, é raro encontrá-lo dessa maneira, geralmente com um tom acinzentado. Falta um cheiro característico. Sua aparência é mostrada na Figura 3 (Royal Society of Chemistry, 2015).

Hidreto de cálcio (CaH2): propriedades, reatividade e usos 3

Figura 3: aparência do hidreto de cálcio

Tem um peso molecular de 42.094 g / mol, um ponto de fusão de 816 graus Celsius e uma densidade de 1,70 g / ml. Se dissolvido em água, reage violentamente produzindo hidrogênio. Ele também reage com o álcool (National Center for Biotechnology Information., SF).

Reatividade e perigos

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

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

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Quando o fluoreto de prata é triturado com hidreto de cálcio, a massa se torna 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 clorato de bário, por exemplo clorato de bário e percloratos como perclorato de potássio, explodem quando esmagadas. O CaH2 reage incandescentemente com fluoreto de prata se 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 (centro de segurança laboratorial da UC, 2013).

Extremamente perigoso em caso de contato com a pele ou os 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 no tecido depende da duração do contato. O contato com os olhos pode resultar em danos ou cegueira na córnea.

O contato com a pele pode causar inflamação e bolhas. A inalação de poeira causará irritação no trato gastrointestinal ou respiratório, caracterizada por queimação, espirros e tosse.

A superexposição severa pode causar danos nos pulmões, asfixia, inconsciência e até morte. A inflamação do olho é caracterizada por vermelhidão, lacrimejamento e coceira. A inflamação da pele é caracterizada por prurido, descamação, vermelhidão ou, ocasionalmente, formação de bolhas.

A exposição repetida dos olhos em um nível baixo pode causar irritação nos olhos. A exposição repetida à pele pode causar destruição local da pele ou dermatite.

A inalação repetida de poeira pode produzir um grau variável de irritação respiratória ou danos nos pulmões. A inalação repetida ou prolongada de poeira pode causar irritação respiratória crônica (Folha de dados de segurança do material Hidreto de cálcio MSDS, 2005).

Em caso de contato com os olhos, lave imediatamente com água em abundância por pelo menos 15 minutos, levantando ocasionalmente as pálpebras superior e inferior.

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

Em caso de ingestão não deve induzir vômito. Um centro de controle de venenos deve ser chamado. É aconselhável deixar o local da exposição e ir imediatamente ao ar livre.

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Em caso de inalação, se a respiração for difícil, é necessário fornecer oxigênio. A respiração boca a boca não deve ser dada se a vítima ingeriu ou inalou a substância.

A respiração artificial deve ser induzida com a ajuda de uma máscara de bolso equipada com uma válvula unidirecional ou outro dispositivo médico respiratório adequado. Em todos os casos, deve-se obter atendimento médico imediatamente.

Manuseio e armazenamento

O composto deve ser mantido em um recipiente seco, longe do calor. Deve ser mantido longe de fontes de ignição. Não respire poeira. Não deve ser adicionada água a este produto.

Em caso de ventilação insuficiente, use equipamento respiratório adequado, como uma máscara de filtro. Em caso de exposição, procure assistência médica e mostre o rótulo o máximo possível. Evite o contato com a pele e os olhos.

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

Mantenha em local fresco e bem ventilado. Todo o equipamento que contém material deve ser aterrado 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 equipamento adequado enquanto um incêndio estiver extinguindo em torno deste composto químico.

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

Para remover o desperdício de hidreto de cálcio, ele deve ser decomposto adicionando 25 ml de metanol por grama de hidreto sob uma atmosfera de nitrogênio enquanto se agita.

Depois que a reação termina, o mesmo volume de água é adicionado ao composto aquoso de metóxido de cálcio e descartado no ralo com água em abundância (conselho nacional de pesquisa, 1995).

Usos e aplicações

Agente dessecante

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

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 após 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.

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Produção de hidrogênio

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

É usado como fonte de hidrogênio há muito tempo. Ainda é usado para produzir hidrogênio puro em laboratórios para várias experiências, células de combustível avançadas e aplicações de bateria (American Elements, SF).

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

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

Agente redutor

Quando aquecido entre 600 e 1000 graus Celsius, o óxido de zircônio, nióbio, urânio, cromo, titânio, vanádio e tântalo pode ser reduzido para preparar a poeira desses metais, para que o hidreto de cálcio possa ser usado em metalurgia de poeira

A reação a seguir 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 secante; No entanto, também tem algumas desvantagens:

-A ação de secagem 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 clorocarbonetos pode até causar explosões.

-Não pode ser utilizado para solventes desoxigenantes, uma vez que não é capaz de remover o oxigênio dissolvido.

-Diferenciar entre hidreto de cálcio e hidróxido de cálcio é bastante difícil devido às suas aparências semelhantes.

Referências

  1. Elementos americanos (SF). hidreto de cálcio Obtido em americanelements.com: americanelements.com.
  2. Hidreto de cálcio 7789-78-8. (2016). Obtido em chemicalbook.com: chemicalbook.com.
  3. hidreto de cálcio (sf). Obtido no aluno de química: chemistrylearner.com.
  4. Ficha de dados de segurança do material Hidreto de cálcio MSDS. (10 de outubro de 2005). Obtido em sciencelab.com: sciencelab.com.
  5. Centro Nacional de Informação Biotecnológica. (SF). Banco de Dados Composto PubChem; CID = 105052. Recuperado de pubchem.ncbi.nlm.nih.gov: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  6. Conselho Nacional de Pesquisa (1995). Práticas prudentes em laboratório: manuseio e descarte de produtos químicos. Washinton: Imprensa da Academia Nacional.
  7. Sociedade Real de Química. (2015). ID de hidreto de cálcio 94784. Recuperado de chemspider.com: chemspider.com.
  8. Centro de UC para segurança de laboratório. (18 de janeiro de 2013). procedimento de operação padrão hidreto de cálcio. Obtido em chemengr.ucsb.edu: chemengr.ucsb.edu.

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