Propriétés de l'hydrure de calcium (CaH2), réactivité et utilisations

Le hydrure de calcium est un composé chimique de formule CaH2, ce qui en fait un hydrure alcalino-terreux. Ce composé chimique possède deux liaisons ioniques entre le calcium et les deux ions hydrure, comme le montre la figure 1.

C'est un hydrure salin, ce qui signifie que sa structure est similaire à celle du sel. Sa structure cristalline est la même que celle du chlorure de plomb (minéral de cotunnite), comme le montre la figure 2.

Tous les métaux alcalins et alcalino-terreux forment des sels d'hydrure. En chimie, un hydrure est l'anion d'hydrogène, H- ou, plus communément, un composé dans lequel un ou plusieurs centres d'hydrogène ont des propriétés nucléophiles, réductrices ou basiques.

Dans les composés considérés comme des hydrures, l'atome d'hydrogène est lié à un élément ou à un groupe plus électropositif.

Il peut être produit en faisant réagir du calcium et de l'hydrogène à une température comprise entre 300 et 400 degrés centigrades. Une autre façon de préparer l'hydrure de calcium consiste à chauffer le chlorure de calcium avec de l'hydrogène et du sodium métallique. La réaction se déroule comme suit:

CaCl2 + H2 + 2Na → CaH2 + 2NaCl

Dans cette réaction, le calcium (Ca) et l'hydrogène (H) créent une molécule d'hydrure de calcium tandis que les atomes de sodium et le chlore créent des molécules de chlorure de sodium (NaCl).

L'hydrure de calcium peut aussi être produit en réduisant l'oxyde de calcium (CaO) avec du magnésium (Mg). La réaction est effectuée en présence d'hydrogène. Cette réaction produit également de l'oxyde de magnésium (MgO). Voici la formule pour cette réaction chimique:

CaO + Mg + H2 → CaH2 + MgO

Index

• 1 Propriétés physiques et chimiques de l'hydrure de calcium
• 2 Réactivité et dangers
• 3 Manipulation et stockage
• 4 Utilisations et applications
  • 4.1 Agent déshydratant
  • 4.2 Production d'hydrogène
  • 4.3 Agent réducteur
• 5 Inconvénient dans l'utilisation de l'hydrure de calcium
• 6 références

Propriétés physiques et chimiques de l'hydrure de calcium

L'hydrure de calcium est un groupe de cristaux orthorhombiques de couleur blanche lorsqu'il est pur. En général, il est rare de le trouver sous cette forme, il a donc généralement une teinte grisâtre. Il manque une odeur caractéristique. Son apparence est illustrée à la figure 3 (Royal Society of Chemistry, 2015).

Il a un poids moléculaire de 42 094 g / mol, a un point de fusion de 816 degrés Celsius et une densité de 1,70 g / ml. S'il se dissout dans l'eau, il réagit violemment en produisant de l'hydrogène. Il réagit également avec l'alcool (Centre national d'information sur la biotechnologie, S.F.).

Réactivité et dangers

L'hydrure de calcium est un produit chimique stable, bien qu'il soit très réactif à l'eau ou à l'humidité. Au contact de l'eau, il dégage des gaz d'hydrogène inflammables qui peuvent s'enflammer spontanément.

Il est considéré comme un composé explosif. Lorsqu'il est chauffé en réaction avec le tétrahydrofurane, il peut provoquer une explosion. Lorsqu'il est mélangé avec du chlorate, de l'hypochlorite, du bromate, du perchlorate de potassium, il devient sensible à la chaleur, au frottement et devient explosif (hydrure de calcium 7789-78-8, 2016).

Lorsque le fluorure d'argent est écrasé avec de l'hydrure de calcium, la masse devient incandescente. Un fort chauffage de l'hydrure avec du chlore, du brome ou de l'iode entraîne une incandescence.

Les mélanges de l'hydrure avec divers bromates, par exemple le bromate de baryum ou les chlorates, par exemple le chlorate de baryum et les perchlorates tels que le perchlorate de potassium, explosent lors de la trituration. Le CaH2 réagit de manière incandescente avec le fluorure d'argent s'il est soumis à des frictions.

Ce composé doit être manipulé sous atmosphère inerte. Si elle n'est pas manipulée correctement, elle peut constituer une menace sérieuse pour la santé et la sécurité du personnel de laboratoire, des sauveteurs et des préposés au traitement des déchets chimiques (centre de la CU pour la sécurité en laboratoire, 2013).

Extrêmement dangereux en cas de contact avec la peau ou les yeux, car il est irritant. Très dangereux en cas de contact avec la peau car il peut être corrosif.

Il est également dangereux en cas d'ingestion et d'inhalation. La quantité de tissu endommagé dépend de la longueur du contact. Le contact avec les yeux peut entraîner des lésions de la cornée ou la cécité.

Le contact avec la peau peut provoquer une inflammation et des cloques. L'inhalation de poussière produira une irritation des voies gastro-intestinales ou respiratoires, caractérisée par une sensation de brûlure, d'éternuement et de toux.

Une surexposition grave peut causer des dommages aux poumons, une asphyxie, une perte de conscience et même la mort. L'inflammation de l'œil se caractérise par des rougeurs, des irritations et des démangeaisons. L'inflammation de la peau se caractérise par des démangeaisons, une desquamation, des rougeurs ou, occasionnellement, des cloques.

Une exposition répétée des yeux à un faible niveau peut provoquer une irritation des yeux. Une exposition répétée à la peau peut provoquer une destruction cutanée locale ou une dermatite.

L'inhalation répétée de poussière peut produire divers degrés d'irritation respiratoire ou de dommages aux poumons. L'inhalation répétée ou prolongée de poussières peut provoquer une irritation respiratoire chronique (Fiche de données de sécurité Calcium hydride MSDS, 2005).

En cas de contact avec les yeux, rincer immédiatement à grande eau pendant au moins 15 minutes, en soulevant occasionnellement les paupières supérieures et inférieures.

En cas de contact avec la peau, rincer immédiatement à grande eau pendant au moins 15 minutes tout en retirant les vêtements et les chaussures contaminés.

En cas d'ingestion, aucun vomissement ne doit être provoqué. Un centre antipoison doit être appelé. Il est conseillé de quitter le lieu d'exposition et de passer immédiatement à l'extérieur.

En cas d'inhalation, si la respiration devient difficile, il est nécessaire de fournir de l'oxygène. La respiration par bouche-à-bouche ne devrait pas être administrée si la victime a ingéré ou inhalé la substance.

La respiration artificielle doit être induite à l'aide d'un masque de poche équipé d'une valve unidirectionnelle ou d'un autre dispositif médical respiratoire approprié. Dans tous les cas, une attention médicale doit être obtenue immédiatement.

Manutention et stockage

Le composé doit être conservé dans un récipient sec à l'abri de la chaleur. Il doit être tenu à l'écart des sources d'inflammation. Ne pas respirer la poussière. N'ajoutez pas d'eau à ce produit

En cas de ventilation insuffisante, porter un appareil respiratoire approprié tel qu'un masque filtrant. En cas d'exposition, vous devriez consulter un médecin et montrer l'étiquette autant que possible. Éviter le contact avec la peau et les yeux.

Les matériaux inflammables, en général, doivent être stockés dans une armoire ou une pièce de stockage de sécurité séparée. Gardez le récipient bien fermé.

Garder dans un endroit frais et bien ventilé. Tout équipement contenant du matériel pour éviter les étincelles électriques doit être mis à la terre. Le récipient doit être gardé au sec et dans un endroit frais.

C'est un matériau ininflammable. Cependant, les pompiers doivent porter un équipement approprié lors de l’extinction d’un feu autour de ce composé chimique.

Il n'est jamais recommandé d'utiliser de l'eau pour éteindre un feu autour de l'hydrure de calcium. On peut utiliser du sable sec, ainsi que des composés tels que le chlorure de sodium et le carbonate de sodium.

Pour éliminer les déchets d'hydrure de calcium, il faut les décomposer en ajoutant 25 ml de méthanol par gramme d'hydrure sous atmosphère d'azote tout en agitant.

Une fois la réaction terminée, le même volume d'eau est ajouté au composé aqueux de méthoxyde de calcium et évacué dans le drain avec beaucoup d'eau (National Research Council, 1995).

Utilisations et applications

Agent déshydratant

L'hydrure de potassium est un dessicant relativement doux. Pour cette raison, l'utilisation de ce composé en tant que dessiccant est plus sûre en comparaison avec des agents plus réactifs, tels que les alliages de sodium-potassium et de sodium. Réagit avec l'eau de la manière suivante:

CaH2 + 2 H2O → Ca (OH) 2 + 2 H2

Les produits d'hydrolyse de cette réaction, hydrogène (gaz) et Ca (OH) 2 (mélange aqueux), peuvent être séparés du solvant chimique après un procédé de filtration, de distillation ou de décantation.

Ce composé chimique est un dessiccatif efficace pour de nombreux solvants basiques tels que les amines et la pyridine. Il est parfois utilisé pour pré-sécher les solvants avant d'utiliser des dessicants plus réactifs.

Production d'hydrogène

Dans les années 1940, ce composé était disponible comme source d'hydrogène sous le nom commercial "Hydrolith".

Il a été utilisé comme source d'hydrogène pendant longtemps. Il est toujours utilisé pour produire de l'hydrogène pur dans des laboratoires pour différentes expériences, des piles à combustible avancées et des applications de batteries (American Elements, S.F.).

Le composé a été largement utilisé pendant des décennies comme un moyen sûr et pratique de gonfler les ballons météorologiques.

De même, il est régulièrement utilisé dans les laboratoires pour produire de petites quantités d’hydrogène très pur pour des expériences. La teneur en humidité du carburant diesel est calculée par l'hydrogène développé après traitement avec CaH2.

Agent réducteur

Lorsqu'il est chauffé entre 600 et 1000 degrés Celsius, l'oxyde de zirconium, le niobium, l'uranium, le chrome, le titane, le vanadium et le tantale peut être réduit pour préparer la poudre de ces métaux, de sorte que l'hydrure de calcium peut être utilisé dans la métallurgie de poussière.

La réaction suivante illustre la manière dont l'hydrure de calcium agit en tant qu'agent réducteur:

TiO + 2CaH2 → CaO + H2 + Ti

Inconvénient dans l'utilisation de l'hydrure de calcium

Ce composé chimique est souvent le choix préféré comme agent de séchage; Cependant, il présente également certains inconvénients:

-L'action de séchage de ce composé est lente, car il n'est pas soluble dans tout solvant avec lequel il ne réagit pas violemment.

-Ce composé en poudre est incompatible avec de nombreux solvants. Votre réaction avec les hydrocarbures chlorés peut même provoquer des explosions.

-Il ne peut pas être utilisé pour les solvants désoxygénants, car il n'est pas capable d'éliminer l'oxygène dissous.

- La différenciation entre l’hydrure de calcium et l’hydroxyde de calcium est assez difficile en raison de ses aspects similaires.

Références

1. Éléments américains. (S.F.). hydrure de calcium. Récupéré de americanelements.com: americanelements.com.
2. Hydrure de calcium 7789-78-8. (2016). Récupéré de chemicalbook.com: chemicalbook.com.
3. hydrure de calcium. (s.f.) Extrait de l'apprenant en chimie: chemistrylearner.com.
4. Fiche de données de sécurité Calcium hydride MSDS. (2005, 10 octobre). Récupéré de sciencelab.com: sciencelab.com.
5. Centre national d'information sur la biotechnologie. (S.F.). PubChem Compound Database; CID = 105052. Récupéré de pubchem.ncbi.nlm.nih.gov: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. conseil national de recherche. (1995). Prudent Practices in the Laboratory: Manipulation et élimination des produits chimiques. Washinton: NationalAcademy Press.
7. Société royale de chimie. (2015). hydrure de calcium ID 94784. Extrait de chemspider.com: chemspider.com.
8. Centre UC pour la sécurité en laboratoire. (2013, 18 janvier). mode opératoire standard hydrure de calcium. Récupéré de chemengr.ucsb.edu: chemengr.ucsb.edu.