Idruro di calcio
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.[1][2]
Storia
La reazione a caldo tra calcio metallico e idrogeno fu menzionata per la prima volta nel 1891 da Clemens Winkler.[3] 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.[4]
Sintesi
Industrialmente viene preparato a partire dagli elementi per sintesi diretta a 400 ºC:[1]
Struttura
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 = Template:M, b = Template:M e c = Template:M.[5][6]
Proprietà
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:[1]
Ad alta temperatura reagisce anche con cloro, azoto, monossido e diossido di carbonio e ammoniaca.[7]
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.[2][7]
Applicazioni
La reattività decisa ma non violenta dell'idruro di calcio lo rende molto conveniente come riducente e come essiccante.[6][7]
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:[1]
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.[1]
Tossicità / Indicazioni di sicurezza
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.[1]
Note
Bibliografia
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