Idruro di calcio
| Idruro di calcio | |
|---|---|
 | |
| Nome IUPAC | |
| diidruro di calcio | |
| Caratteristiche generali | |
| Formula bruta o molecolare | CaH2 |
| Massa molecolare (u) | 42,09 |
| Aspetto | polvere bianca o grigia |
| Numero CAS | |
| Numero EINECS | 232-189-2 |
| PubChem | 105052 |
| SMILES | [H-].[H-].[Ca+2] |
| Proprietà chimico-fisiche | |
| Densità (g/cm3, in c.s.) | 1,9[1] |
| Solubilità in acqua | decomposizione violenta[1] |
| Temperatura di fusione | 1 000 °C (1 273 K)[2] |
| Proprietà termochimiche | |
| ΔfH0 (kJ·mol−1) | -181,5[2] |
| ΔfG0 (kJ·mol−1) | -142,5[2] |
| S0m(J·K−1mol−1) | 41,4[2] |
| C0p,m(J·K−1mol−1) | 41,0[2] |
| Indicazioni di sicurezza | |
| Simboli di rischio chimico | |
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| pericolo | |
| Frasi H | 260 [1] |
| Consigli P | 223 - 231+232 - 370+378 [1] |
L'idruro di calcio è il composto inorganico con formula CaH2. Il calcio è un metallo alcalino terroso e il suo idruro è un idruro ionico al pari degli analoghi composti di stronzio e bario. In condizioni normali il composto puro è una polvere bianca, ma il prodotto commerciale è normalmente grigiastro per la presenza di impurezze di calcio metallico e ossido di calcio. Viene usato come riducente e come essiccante.[3][4]
Storia
[modifica | modifica wikitesto]La reazione a caldo tra calcio metallico e idrogeno fu menzionata per la prima volta nel 1891 da Clemens Winkler.[5] Il composto puro fu isolato per la prima volta nel 1898 da Henri Moissan, che lo ottenne facendo passare un flusso di idrogeno su calcio cristallino scaldato al calor rosso.[6]
Sintesi
[modifica | modifica wikitesto]Industrialmente viene preparato a partire dagli elementi per sintesi diretta a 400 ºC:[3]
Struttura
[modifica | modifica wikitesto]Gli idruri di calcio, stronzio e bario sono isomorfi, con una struttura cristallina ortorombica tipo PbCl2, gruppo spaziale Pnma, quattro unità di formula per cella elementare. Per CaH2 le costanti di reticolo risultano a = 593,6 pm, b = 360,0 pm e c = 683,8 pm.[7][8]
Proprietà
[modifica | modifica wikitesto]L'idruro di calcio solido è abbastanza stabile all'aria, ma viene lentamente attaccato in presenza di umidità, liberando idrogeno e convertendosi nell'idrossido. Per riscaldamento sotto vuoto CaH2 si decompone senza fondere. Se riscaldato all'aria sopra 500 ºC reagisce con l'ossigeno con una reazione fortemente esotermica:[3]
Ad alta temperatura reagisce anche con cloro, azoto, monossido e diossido di carbonio e ammoniaca.[9]
L'idruro di calcio è un riducente forte, ma meno forte degli idruri dei metalli alcalini. Si decompone con acqua, acidi diluiti, alcoli, ammine e altri solventi protici, liberando idrogeno. Con l'acqua la reazione è rapida e fortemente esotermica, ma non così esotermica da incendiare l'idrogeno prodotto.[4][9]
Applicazioni
[modifica | modifica wikitesto]La reattività decisa ma non violenta dell'idruro di calcio lo rende molto conveniente come riducente e come essiccante.[8][9]
Come riducente è usato ad alta temperatura (600–1000 ºC) per ottenere metalli come titanio, zirconio, vanadio, niobio, uranio e torio a partire dai rispettivi ossidi. Ad esempio:[3]
Come essiccante è usato per rimuovere acqua da solventi e da gas; è possibile arrivare ad un contenuto residuo di acqua dell'ordine di 1 ppm.[3]
Tossicità / Indicazioni di sicurezza
[modifica | modifica wikitesto]Il composto è disponibile in commercio. CaH2 è una sostanza fortemente alcalina e molto reattiva; a contatto con acqua e umidità libera idrogeno (gas infiammabile) e può produrre notevole quantità di calore, con effetti caustici per contatto con occhi, pelle e mucose.[3]
Note
[modifica | modifica wikitesto]- ^ a b c d GESTIS 2018
- ^ a b c d e Lide 2005
- ^ a b c d e f Rittmeyer e Wietelmann 2002
- ^ a b Rees Jr. 2006
- ^ Winkler 1891
- ^ Moissan 1898
- ^ Bergsma e Loopstra
- ^ a b Greenwood e Earnshaw 1997
- ^ a b c Goodenough e Stenger 1973
Bibliografia
[modifica | modifica wikitesto]- (EN) J. Bergsma e B. O. Loopstra, The crystal structure of calcium hydride, in Acta Cryst., vol. 15, 1962, pp. 92-93, DOI:10.1107/S0365110X62000225.
- GESTIS, Calcium hydride, su gestis-en.itrust.de, 2018. URL consultato il 5 giugno 2018. Pagina dell'idruro di calcio nel data base GESTIS.
- (EN) R. D. Goodenough e V. A. Stenger, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium and Radium, in J. C. Bailar e altri (a cura di), Comprehensive Inorganic Chemistry, Oxford, Pergamon Press, 1973, ISBN 0-08-017275-X.
- (EN) N. N. Greenwood e A. Earnshaw, Chemistry of the elements, 2ª ed., Oxford, Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4.
- D. R. Lide (Editor), CRC Handbook of Chemistry and Physics, Internet Version 2005, su hbcponline.com, CRC Press, Boca Raton, 2005. URL consultato il 9 dicembre 2017.
- (FR) H. Moissan, Préparation et propriétés de l'Hydrure de calcium, in Compt. Rend. Hebd. l'Acad. Sci., vol. 127, 1898, pp. 29-34.
- (EN) W. S. Rees Jr., Alkaline Earth Metals: Inorganic Chemistry, in Encyclopedia of Inorganic Chemistry, 2ª ed., John Wiley & Sons, 2006, DOI:10.1002/0470862106.ia005, ISBN 9780470862100.
- (EN) P. Rittmeyer e U. Wietelmann, Hydrides, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, 2002, DOI:10.1002/14356007.a13_199.
- (DE) C Winkler, Ueber die Reduction von Sauerstoffverbindungen durch Magnesium, in Ber. deutsch. chem. Ges., vol. 24, n. 1, 1891, pp. 1966-1984, DOI:10.1002/cber.189102401336.
