氫化鈣

氫化鈣

氫化鈣(Calcium hydride),是一種常見化學試劑,化學式為CaH2,分子量為42.10。 灰白色結晶或塊狀,極易潮解,用作還原劑、乾燥劑、化學分析試劑等;也是無色斜方晶繫結晶;工業品為灰色,正交晶或粉末。對濕氣敏感。在常溫下與乾燥空氣、氮氣、氯氣均不反應,但在高溫可與上述氣體發生反應,分別生成氧化鈣、碳化鈣、氯化鈣。遇水分解同時釋放出氫氣,也可與乙醇反應生成氫氣和乙醇鈣。對金屬氧化物的還原作用比氫化鈉或氫化鋰更為強烈。

基本信息

物化性質

氫化鈣分子結構圖 氫化鈣分子結構圖

氫化鈣是一種鹼土金屬,雖不如氫化鋰穩定,但比其他氫化鹼金屬鹽穩定。化學式為CaH,分子量為42.10。白色單斜晶體或塊狀物,工業品呈灰色,受潮濕空氣作用放出氫氣留下氫氧化鈣。比重為1.9。約600℃ 分解,熔點為816℃(氫氣中)。遇水、羧酸、低碳醇分解生成氫氣。常溫下不與乾燥的氧、氮、氯反應,但在高溫下可反應,分別生成CaO、CaN、 CaCl。與水在常溫下反應,生成氫氧化鈣和氫。

CaH+ 2HO → Ca(OH)+ 2H

氫化鈣具有強還原性,可使金屬氧化物,氯化物的金屬游離出來,例如,

2CaH+ MO→ 2CaO + 2H+ M(金屬)

氫化鈣常用做強還原劑,以及在野外工作時用來制氫氣。製備方法:將金屬鈣裝入鐵鍋內,用電熱或油加熱到約300℃,和氫氣反應即可製成氫化鈣。

Ca + H→ CaH+ 214kJ·mol

或在氫氣流中用鎂使氧化鈣還原也可以製備出來,由於分離氧化鈣有困難不能得到高純度氫化鈣產品。

CaO + Mg + H→ CaH+ MgO

用途

用於粉末冶金,當加熱至600~1000℃時,可與鋯、鈮、鉿等金屬氧化物還原,而得到相應的金屬粉末。可作為輕便的氫氣發生劑,也可用作還原劑、乾燥劑、分析試劑。

合成方法

1、將純度約99.5%精製鈣放入鐵盤放在石英反應管的中央,在石英反應管的兩端用橡膠塞分別安裝進氣管和出氣管,從進氣管通人提純氫氣,出氣管通過礦物油鼓泡器與通風廚相接。反應管用電爐加熱。經提純的氫氣,開始時通人大量氫氣置換出反應系統中的空氣,然後用電爐加熱,反應約從200℃開始,進一步加熱到250~300℃,以0.6 ml/min的流速通入氫氣進行反應,經約2h即可完成,生成的氫化鈣為多孔性灰白色結晶粉末,製得氫化鈣純度約99%。

2、鹼土金屬與純淨的電解氫氣進行氫化可制鹼土金屬的氫化物。製備CaH的氫化裝置與製備鹼金屬氫化物的裝置相同。為了提純金屬鈣需反覆多次地進行真空蒸餾,然後在充滿氬氣的操作箱中颳去鈣表面的氧化層,並儘可能切成小碎塊,在隔絕空氣的情況下,將表面光潔的小塊金屬鈣裝在電解鐵制的舟中,舟裝入石英管。石英管被加熱的部分套一根電解鐵製成的薄壁管,以防止石英管被鈣蒸氣侵蝕。通入純淨的氫氣,將鈣加熱至400~500℃,氫化反應開始,然後將溫度提升至1000℃,待反應完成,冷卻至室溫即得氫化鈣。檢驗氫化反應是否完成的方法:可使用石油醚鼓泡器檢驗。暫停通H,如果鼓泡器導管的液面不上升,說明反應完成。如導管內的液面上升,說明氫化反應仍需繼續進行。

處理方案

先將廢棄的氫化鈣用無水乙醇稀釋,然後逐漸、分批地加入到裝有大量水的敞口容器中,會出現大量氣體(H),放熱不明顯,最後廢水倒入鹼性廢液桶中即可。

貯存方法

儲存於陰涼、乾燥、通風良好的專用庫房內,遠離火種、熱源。庫溫不超過32℃,相對濕度不超過75%。包裝必須密封,切勿受潮。應與氧化劑、酸類、醇類、鹵素等分開存放,切忌混儲。採用防爆型照明、通風設施。禁止使用易產生火花的機械設備和工具。儲區應備有合適的材料收容泄漏物。

環境影響

健康危害

侵入途徑:吸入、食入。

健康危害:本品對黏膜、上呼吸道、眼和皮膚有強烈的刺激性。吸入後,可因喉及支氣管的痙攣、炎症、水腫、化學性肺炎或肺水腫而致死。接觸後引起燒灼感、咳嗽、喘息、喉炎、氣短、頭痛、噁心、嘔吐等。

毒理性

危險特性:化學反應活性很高,遇潮氣、水或酸類發生反應,放出氫氣並能引起燃燒。與氧化劑、金屬氧化物劇烈反應。遇濕氣和水分生成氫氧化物,腐蝕性很強。

燃燒(分解)產物:氧化鈣、水。氧化鈣再與水產生反應,最終生成氫氧化鈣。

實驗室監測方法

原子吸收法

應急處置

泄漏處理

隔離泄漏污染區,限制出入。切斷火源。建議應急處理人員戴自給式呼吸器,穿防酸鹼工作服。不要直接接觸泄漏物。小量泄漏:避免揚塵,使用無火花工具收集於乾燥、潔淨、有蓋的容器中。轉移至安全場所。大量泄漏:用塑膠布、帆布覆蓋,減少飛散。與有關技術部門聯繫,確定清除方法。

防護措施

呼吸系統防護:可能接觸毒物時,應該佩戴頭罩型電動送風過濾式防塵呼吸器。必要時,建議佩戴自給式呼吸器。

眼睛防護:呼吸系統防護中已作防護。

身體防護:穿化學防護服。

手防護:戴橡膠手套。

其它:工作現場嚴禁吸菸。注意個人清潔衛生。

急救措施

皮膚接觸:立即脫去被污染的衣著,用大量流動清水沖洗,至少15分鐘。就醫。

眼睛接觸:立即提起眼瞼,用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鐘。就醫。

吸入:迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。如呼吸停止,立即進行人工呼吸。就醫。

食入:誤服者用水漱口,給飲牛奶或蛋清。就醫。

滅火方法:不可用水、泡沫、二氧化碳、鹵代烴(如1211滅火劑)等滅火。只能用金屬蓋或乾燥石墨、乾燥白雲石粉末將火燜熄。

安全信息

危險運輸編碼:UN 1404 4.3/PG 1

危險品標誌:易燃

安全標識:S43S24/25

危險標識:R15

計算化學數據

1、疏水參數計算參考值(XlogP):無

2、氫鍵供體數量:0

3、氫鍵受體數量:0

4、可鏇轉化學鍵數量:0

5、互變異構體數量:無

6、拓撲分子極性表面積:0

7、重原子數量:1

8、表面電荷:0

9、複雜度:0

10、同位素原子數量:0

11、確定原子立構中心數量:0

12、不確定原子立構中心數量:0

13、確定化學鍵立構中心數量:0

14、不確定化學鍵立構中心數量:0

15、共價鍵單元數量:3

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