- คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของแคลเซียมไฮไดรด์
- ปฏิกิริยาและอันตราย
- การจัดการและการจัดเก็บ
- การใช้งานและการใช้งาน
- สารดูดความชื้น
- การผลิตไฮโดรเจน
- สารลด
- ข้อเสียในการใช้แคลเซียมไฮไดรด์
- อ้างอิง
แคลเซียมไฮไดรด์เป็นสารประกอบทางเคมีของสูตร CaH2 ซึ่งจะทำให้ไฮไดรด์โลกอัลคาไลน์ สารประกอบทางเคมีนี้มีพันธะไอออนิกสองพันธะระหว่างแคลเซียมและไฮไดรด์ไอออนทั้งสองดังแสดงในรูปที่ 1
เป็นน้ำเกลือไฮไดรด์ซึ่งหมายความว่าโครงสร้างคล้ายกับเกลือ โครงสร้างผลึกเหมือนกับตะกั่วคลอไรด์ (แร่โคทันไนต์) ดังแสดงในรูปที่ 2
รูปที่ 1: โครงสร้างของแคลเซียมไฮไดรด์
รูปที่ 2: โครงสร้างผลึกของแคลเซียมไฮไดรด์
โลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ ธ ทั้งหมดก่อตัวเป็นเกลือไฮไดรด์ ในทางเคมีไฮไดรด์คือแอนไอออนของไฮโดรเจน H- หรือโดยทั่วไปแล้วมันเป็นสารประกอบที่ศูนย์ไฮโดรเจนหนึ่งแห่งขึ้นไปมีสมบัตินิวคลีโอฟิลิกการรีดิวซ์หรือพื้นฐาน
ในสารประกอบที่ถือว่าเป็นไฮไดรด์อะตอมของไฮโดรเจนจะยึดติดกับองค์ประกอบหรือกลุ่มที่มีอิเล็กโทรโพซิทีฟมากขึ้น
สามารถผลิตได้โดยทำปฏิกิริยาแคลเซียมและไฮโดรเจนที่อุณหภูมิระหว่าง 300 ถึง 400 องศาเซลเซียส อีกวิธีหนึ่งในการเตรียมแคลเซียมไฮไดรด์คือการให้ความร้อนแคลเซียมคลอไรด์ร่วมกับไฮโดรเจนและโซเดียมของโลหะ ปฏิกิริยาเกิดขึ้นดังนี้:
CaCl2 + H2 + 2Na → CaH2 + 2NaCl
ในปฏิกิริยานี้แคลเซียม (Ca) และไฮโดรเจน (H) สร้างโมเลกุลของแคลเซียมไฮไดรด์ในขณะที่อะตอมของโซเดียมร่วมกับคลอรีนสร้างโมเลกุลของโซเดียมคลอไรด์ (NaCl)
แคลเซียมไฮไดรด์สามารถผลิตได้โดยการลดแคลเซียมออกไซด์ (CaO) ด้วยแมกนีเซียม (Mg) ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นต่อหน้าไฮโดรเจน ปฏิกิริยานี้ยังก่อให้เกิดแมกนีเซียมออกไซด์ (MgO) ด้านล่างนี้เป็นสูตรสำหรับปฏิกิริยาเคมีนี้:
CaO + Mg + H2 → CaH2 + MgO
คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของแคลเซียมไฮไดรด์
แคลเซียมไฮไดรด์เป็นชุดของผลึกที่มีโครงสร้างออร์โธร์มอบิกซึ่งมีสีขาวเมื่อบริสุทธิ์ โดยทั่วไปหายากที่จะพบในรูปแบบนี้จึงมีแนวโน้มที่จะมีสีเทา ไม่มีกลิ่นเฉพาะ ลักษณะดังกล่าวแสดงในรูปที่ 3 (Royal Society of Chemistry, 2015)
รูปที่ 3: ลักษณะของแคลเซียมไฮไดรด์
มีน้ำหนักโมเลกุล 42.094 g / mol มีจุดหลอมเหลว 816 องศาเซนติเกรดและความหนาแน่น 1.70 g / ml หากละลายในน้ำจะทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงทำให้เกิดไฮโดรเจน นอกจากนี้ยังทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์ (National Center for Biotechnology Information., SF)
ปฏิกิริยาและอันตราย
แคลเซียมไฮไดรด์เป็นสารเคมีที่เสถียรแม้ว่าจะมีปฏิกิริยาต่อน้ำหรือความชื้นสูง เมื่อสัมผัสกับน้ำจะปล่อยก๊าซไฮโดรเจนที่ติดไฟได้ซึ่งสามารถจุดไฟได้เอง
ถือเป็นสารประกอบที่ระเบิดได้ เมื่อได้รับความร้อนจากปฏิกิริยากับเตตระไฮโดรฟูรานอาจทำให้เกิดการระเบิดได้ เมื่อผสมกับคลอเรตไฮโปคลอไรท์โบรเมตโพแทสเซียมเปอร์คลอเรตจะมีความไวต่อความร้อนแรงเสียดทานและระเบิดได้ (Calcium Hydride 7789-78-8, 2016)
เมื่อซิลเวอร์ฟลูออไรด์บดกับแคลเซียมไฮไดรด์มวลจะกลายเป็นหลอดไส้ การให้ความร้อนสูงของไฮไดรด์ด้วยคลอรีนโบรมีนหรือไอโอดีนทำให้เกิดการเผาไหม้
ส่วนผสมของไฮไดรด์กับโบรเมตต่างๆเช่นแบเรียมโบรเมตหรือคลอเรตเช่นแบเรียมคลอเรตและเปอร์คลอเรตเช่นโพแทสเซียมเปอร์คลอเรตจะระเบิดเมื่อบด CaH2 ทำปฏิกิริยากับซิลเวอร์ฟลูออไรด์โดยไม่จำเป็นหากมีการเสียดสี
สารประกอบนี้ต้องได้รับการจัดการภายใต้บรรยากาศเฉื่อย หากไม่ได้รับการจัดการอย่างเหมาะสมอาจก่อให้เกิดภัยคุกคามร้ายแรงต่อสุขภาพและความปลอดภัยของบุคลากรในห้องปฏิบัติการผู้เผชิญเหตุคนแรกและผู้จัดการของเสียสารเคมี (ศูนย์ UC เพื่อความปลอดภัยในห้องปฏิบัติการ 2013)
อันตรายอย่างยิ่งเมื่อสัมผัสกับผิวหนังหรือดวงตาเนื่องจากเป็นสารระคายเคือง อันตรายมากเมื่อสัมผัสกับผิวหนังเนื่องจากอาจมีฤทธิ์กัดกร่อนได้
นอกจากนี้ยังเป็นอันตรายในกรณีของการกลืนกินและการหายใจเข้าไป ปริมาณความเสียหายของเนื้อเยื่อขึ้นอยู่กับความยาวของการสัมผัส การสัมผัสกับดวงตาอาจทำให้กระจกตาเสียหายหรือตาบอดได้
การสัมผัสกับผิวหนังอาจทำให้เกิดการอักเสบและเป็นแผลได้ การสูดดมฝุ่นจะทำให้เกิดการระคายเคืองต่อระบบทางเดินอาหารหรือทางเดินหายใจโดยมีลักษณะการเผาไหม้การจามและการไอ
การได้รับสารมากเกินไปอย่างรุนแรงอาจทำให้ปอดถูกทำลายหายใจไม่ออกหมดสติและอาจเสียชีวิตได้ การอักเสบของตามีลักษณะเป็นผื่นแดงรดน้ำและมีอาการคัน การอักเสบของผิวหนังมีลักษณะอาการคันลอกแดงหรือเป็นครั้งคราว
การสัมผัสดวงตาในระดับต่ำซ้ำ ๆ อาจทำให้เกิดการระคายเคืองตา การสัมผัสผิวหนังซ้ำ ๆ อาจทำให้ผิวหนังถูกทำลายหรือผิวหนังอักเสบได้
การสูดดมฝุ่นละอองซ้ำ ๆ อาจทำให้เกิดการระคายเคืองต่อระบบทางเดินหายใจหรือความเสียหายต่อปอดในระดับที่แตกต่างกัน การสูดดมฝุ่นละอองซ้ำ ๆ หรือเป็นเวลานานอาจทำให้เกิดการระคายเคืองต่อระบบทางเดินหายใจเรื้อรัง (เอกสารข้อมูลความปลอดภัยของวัสดุแคลเซียมไฮไดรด์ MSDS, 2005)
ในกรณีที่เข้าตาควรล้างออกทันทีด้วยน้ำปริมาณมากเป็นเวลาอย่างน้อย 15 นาทียกเปลือกตาบนและล่างขึ้นเป็นครั้งคราว
ในกรณีที่สัมผัสกับผิวหนังให้ล้างออกทันทีด้วยน้ำปริมาณมากเป็นเวลาอย่างน้อย 15 นาทีพร้อมกับถอดเสื้อผ้าและรองเท้าที่เปื้อน
ในกรณีที่กลืนกินไม่ควรทำให้อาเจียน ควรเรียกศูนย์ควบคุมสารพิษ ขอแนะนำให้ออกจากที่ที่มีแสงและเคลื่อนออกไปกลางแจ้งทันที
ในกรณีที่หายใจเข้าถ้าหายใจลำบากจำเป็นต้องให้ออกซิเจน ไม่ควรให้การช่วยชีวิตแบบปากต่อปากหากผู้ป่วยกลืนหรือสูดดมสารเข้าไป
ควรทำให้เกิดการช่วยหายใจโดยใช้หน้ากากอนามัยที่มีวาล์วทางเดียวหรืออุปกรณ์ทางการแพทย์ทางเดินหายใจอื่น ๆ ที่เหมาะสม ในทุกกรณีควรรีบไปพบแพทย์ทันที
การจัดการและการจัดเก็บ
ควรเก็บสารประกอบไว้ในภาชนะที่แห้งและห่างจากความร้อน ควรเก็บให้ห่างจากแหล่งกำเนิดประกายไฟ ไม่ควรสูดดมฝุ่น ไม่ควรเติมน้ำในผลิตภัณฑ์นี้
ในกรณีที่การระบายอากาศไม่เพียงพอให้สวมอุปกรณ์ช่วยหายใจที่เหมาะสมเช่นหน้ากากกรองแสง ในกรณีที่สัมผัสได้ให้ไปพบแพทย์และแสดงฉลากหากเป็นไปได้ หลีกเลี่ยงการสัมผัสกับผิวหนังและดวงตา
โดยทั่วไปวัตถุไวไฟควรเก็บไว้ในตู้เสื้อผ้าหรือห้องเก็บของแยกต่างหาก ปิดฝาภาชนะให้แน่น
เก็บในที่เย็นและมีอากาศถ่ายเทสะดวก อุปกรณ์ทั้งหมดที่มีวัสดุต้องต่อสายดินเพื่อหลีกเลี่ยงประกายไฟ ควรเก็บภาชนะให้แห้งและอยู่ในที่เย็น
เป็นวัสดุที่ไม่ติดไฟ อย่างไรก็ตามนักผจญเพลิงต้องสวมอุปกรณ์ที่เหมาะสมขณะผจญเพลิงโดยรอบสารประกอบทางเคมีนี้
ไม่แนะนำให้ใช้น้ำในการดับไฟรอบ ๆ แคลเซียมไฮไดรด์ ทรายแห้งเช่นเดียวกับสารประกอบเช่นโซเดียมคลอไรด์และโซเดียมคาร์บอเนตสามารถใช้เพื่อจุดประสงค์นี้ได้
ในการกำจัดแคลเซียมไฮไดรด์ของเสียจะต้องถูกทำลายลงโดยการเติมเมทานอล 25 มล. สำหรับไฮไดรด์แต่ละกรัมภายใต้บรรยากาศไนโตรเจนขณะกวน
เมื่อปฏิกิริยาเสร็จสมบูรณ์จะมีการเติมน้ำในปริมาณเดียวกันลงในสารประกอบแคลเซียมเมทอกไซด์ในน้ำและจะถูกกำจัดในท่อระบายน้ำพร้อมกับน้ำปริมาณมาก (National Research Council, 1995)
การใช้งานและการใช้งาน
สารดูดความชื้น
โพแทสเซียมไฮไดรด์เป็นสารดูดความชื้นที่ค่อนข้างอ่อน ด้วยเหตุนี้การใช้สารประกอบนี้เป็นสารดูดความชื้นจึงปลอดภัยกว่าเมื่อเทียบกับสารที่มีปฏิกิริยามากกว่าเช่นโซเดียมโพแทสเซียมและโลหะผสมโซเดียม ทำปฏิกิริยากับน้ำดังนี้:
CaH2 + 2 H2O → Ca (OH) 2 + 2 H2
ผลิตภัณฑ์ไฮโดรไลซิสของปฏิกิริยานี้ไฮโดรเจน (ก๊าซ) และ Ca (OH) 2 (ส่วนผสมที่เป็นน้ำ) สามารถแยกออกจากตัวทำละลายทางเคมีได้โดยทำตามขั้นตอนการกรองการกลั่นหรือการแยกส่วน
สารประกอบทางเคมีนี้เป็นสารดูดความชื้นที่มีประสิทธิภาพสำหรับตัวทำละลายพื้นฐานหลายชนิดเช่นเอมีนและไพริดีน บางครั้งใช้ในการทำตัวทำละลายก่อนการทำให้แห้งก่อนที่จะใช้สารดูดความชื้นที่มีปฏิกิริยามากขึ้น
การผลิตไฮโดรเจน
ในช่วงทศวรรษที่ 1940 สารประกอบนี้มีอยู่ในแหล่งไฮโดรเจนภายใต้ชื่อทางการค้า "Hydrolith"
ถูกใช้เป็นแหล่งของไฮโดรเจนมาเป็นเวลานาน ยังคงใช้ในการผลิตไฮโดรเจนบริสุทธิ์ในห้องปฏิบัติการสำหรับการทดลองต่างๆเซลล์เชื้อเพลิงขั้นสูงและการใช้งานแบตเตอรี่ (American Elements, SF)
สารประกอบนี้ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายมานานหลายทศวรรษในฐานะวิธีการพองลมลูกโป่งที่ปลอดภัยและสะดวกสบาย
นอกจากนี้ยังใช้เป็นประจำในห้องปฏิบัติการเพื่อผลิตไฮโดรเจนบริสุทธิ์จำนวนเล็กน้อยสำหรับการทดลอง ปริมาณความชื้นของน้ำมันดีเซลคำนวณจากไฮโดรเจนที่พัฒนาขึ้นหลังการบำบัดด้วย CaH2
สารลด
เมื่อได้รับความร้อนระหว่าง 600 ถึง 1,000 องศาเซนติเกรดจะสามารถลดเซอร์โคเนียมออกไซด์ไนโอเบียมยูเรเนียมโครเมียมไททาเนียมวานาเดียมและแทนทาลัมเพื่อเตรียมผงของโลหะเหล่านี้ได้ดังนั้นแคลเซียมไฮไดรด์จึงสามารถใช้ในโลหะวิทยาได้ ของฝุ่น
ปฏิกิริยาต่อไปนี้แสดงให้เห็นว่าแคลเซียมไฮไดรด์ทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์อย่างไร:
TiO + 2CaH2 → CaO + H2 + Ti
ข้อเสียในการใช้แคลเซียมไฮไดรด์
สารประกอบทางเคมีนี้มักเป็นตัวเลือกที่ต้องการในการทำแห้ง อย่างไรก็ตามยังมีข้อเสียบางประการ:
- การทำให้แห้งของสารประกอบนี้ช้าเนื่องจากไม่ละลายในตัวทำละลายใด ๆ ที่ไม่ทำปฏิกิริยารุนแรง
- สารประกอบที่เป็นผงนี้เข้ากันไม่ได้กับตัวทำละลายหลายชนิด ปฏิกิริยาของพวกมันกับคลอโรคาร์บอนอาจทำให้เกิดการระเบิดได้
- ไม่สามารถใช้สำหรับตัวทำละลาย deoxygenating เนื่องจากไม่สามารถกำจัดออกซิเจนที่ละลายในน้ำได้
- การแยกความแตกต่างระหว่างแคลเซียมไฮไดรด์และแคลเซียมไฮดรอกไซด์นั้นค่อนข้างยากเนื่องจากมีลักษณะที่คล้ายคลึงกัน
อ้างอิง
- องค์ประกอบอเมริกัน (SF) แคลเซียมไฮไดรด์ ดึงมาจาก americanelements.com: americanelements.com.
- แคลเซียมไฮไดรด์ 7789-78-8 (2016) ดึงมาจาก chemicalbook.com: chemicalbook.com.
- แคลเซียมไฮไดรด์ (เอสเอฟ) สืบค้นจากผู้เรียนเคมี: chemistrylearner.com.
- เอกสารข้อมูลความปลอดภัยของวัสดุ Calcium hydride MSDS. (2548, 10 ตุลาคม). สืบค้นจาก sciencelab.com: sciencelab.com.
- ศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (SF) PubChem ฐานข้อมูลแบบผสม; CID = 105052 ดึงมาจาก pubchem.ncbi.nlm.nih.gov: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- สภาวิจัยแห่งชาติ (1995). การปฏิบัติอย่างรอบคอบในห้องปฏิบัติการ: การจัดการและการกำจัดสารเคมี Washinton: สำนักพิมพ์ NationalAacademy
- ราชสมาคมเคมี. (2015) แคลเซียมไฮไดรด์ ID 94784 สืบค้นจาก chemspider.com: chemspider.com.
- ศูนย์ UC เพื่อความปลอดภัยในห้องปฏิบัติการ (2556, 18 มกราคม). ขั้นตอนการปฏิบัติงานมาตรฐานแคลเซียมไฮไดรด์ ดึงมาจาก chemengr.ucsb.edu: chemengr.ucsb.edu.