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Calciumhydrid, auch bekannt als CALCIUMHYDRID, ist eine anorganische Verbindung mit der chemischen Formel CaH₂. Es ist normalerweise grauweiß, kristallin oder blockig, und Industrieprodukte sind meist grau und liegen in Form regelmäßiger Kristalle oder Pulver vor. Es ist in Schwefelkohlenstoff unlöslich und in konzentrierter Säure schwer löslich. Es ist äußerst feuchtigkeitsempfindlich und zerfließt leicht. Es ist stark reduzierbar und hat eine stärkere reduzierende Wirkung auf Metalloxide als Natriumhydrid oder Lithiumhydrid. Bei Kontakt mit Wasser zersetzt es sich und setzt Wasserstoffgas frei, das heftig reagiert und zu Verbrennungen oder Explosionen führen kann. Daher wird es als brennbarer Stoff gekennzeichnet, wenn es Feuchtigkeit ausgesetzt wird. Bei Raumtemperatur reagiert es nicht mit trockener Luft, Stickstoff oder Chlor, kann aber bei hohen Temperaturen mit diesen Gasen reagieren und dabei Calciumoxid, Calciumcarbid bzw. Calciumchlorid erzeugen.
Zusätzliche Informationen zur chemischen Verbindung:
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Chemische Formel |
CaH2 |
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Genaue Masse |
41.98 |
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Molekulargewicht |
42.09 |
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m/z |
41.98 (100.0%), 45.97 (2.2%) |
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Elementaranalyse |
Ca, 95,21; H, 4,79 |
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Siedepunkt |
816 Grad (lit.) |
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Flammpunkt |
1.9 |
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Lagerbedingungen |
Unter +30 Grad lagern. |
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Darüber hinaus kann es auch mit Ethanol reagieren, um Wasserstoffgas und Calciumethoxid zu erzeugen. Es wird als Reduktionsmittel und Kondensationsmittel in der organischen Synthese verwendet und kann zur Reduktion verschiedener organischer Verbindungen verwendet werden. Aufgrund seiner Feuchtigkeitsempfindlichkeit und seiner Fähigkeit, mit Wasser zu reagieren, kann dieser Stoff als Trockenmittel zum Trocknen bestimmter Gase oder organischer Lösungsmittel verwendet werden. Bei der Feldarbeit kann daraus Wasserstoffgas erzeugt werden. Es reagiert mit Wasser und setzt Wasserstoffgas frei, das als leichter Wasserstoffgenerator verwendet werden kann, um effiziente Energie für den Feldeinsatz bereitzustellen. In der chemischen Analyse kann Calciumhydrid als Reagenz zur Teilnahme an bestimmten chemischen Reaktionen oder Analyseprozessen verwendet werden und kann zur Reduktion seltener Metalloxide zur Herstellung seltener Metalle verwendet werden.
Calciumhydrid(chemische Formel CaH2) ist eine wichtige anorganische Verbindung mit starker Reduzierbarkeit und Entflammbarkeit, wenn sie Feuchtigkeit ausgesetzt wird. Es hat ein breites Anwendungsspektrum in der organischen Synthese, Trockenmitteln, Materialien zur Wasserstoffproduktion, Reagenzien für die chemische Analyse und der Herstellung seltener Metalle. Im Folgenden wird sein Zweck unter mehreren Aspekten näher erläutert:
Reduktions- und Kondensationsmittel in der organischen Synthese
Calciumhydrid ist ein wichtiges Reduktions- und Kondensationsmittel in der organischen Synthese, das an verschiedenen organischen chemischen Reaktionen teilnehmen kann und die organische Synthese erleichtert. Hat eine starke Reduzierbarkeit und kann verschiedene organische Verbindungen reduzieren. Es kann beispielsweise Carbonylverbindungen (wie Aldehyde und Ketone) zu ihren entsprechenden Alkoholen reduzieren und funktionelle Gruppen wie Carbonsäuren, Ester, Nitrile usw. reduzieren. In der organischen Synthese wird Calciumhydrid häufig zur Herstellung von Zwischenprodukten mit spezifischen Strukturen verwendet, die eine Grundlage für nachfolgende Reaktionen bilden.
Seine Reduktionsfähigkeit ist stärker als die von Natriumhydrid oder Lithiumhydrid und auch seine reduzierende Wirkung auf Metalloxide ist deutlicher. Es kann auch als Kondensationsmittel verwendet werden, um an der Kondensationsreaktion organischer Verbindungen teilzunehmen. Beispielsweise kann Calciumhydrid bei der Herstellung bestimmter komplexer organischer Moleküle die intermolekulare Kondensation fördern, neue chemische Bindungen bilden und so die Zielverbindung synthetisieren.
Trockenmittel
Calciumhydrid ist äußerst feuchtigkeitsempfindlich und kann heftig mit Wasser reagieren, wobei Wasserstoffgas freigesetzt wird. Daher kann es als Trockenmittel zum Trocknen bestimmter Gase oder organischer Lösungsmittel verwendet werden. Kann zum Trocknen von Inertgasen wie Wasserstoff, Stickstoff, Argon sowie bestimmten unpolaren organischen Gasen verwendet werden. Während des Gastrocknungsprozesses kann Calciumhydrid Feuchtigkeit aus dem Gas absorbieren und so verhindern, dass diese nachfolgende Reaktionen oder Experimente beeinträchtigt. Es kann auch zum Trocknen bestimmter organischer Lösungsmittel wie Tetrahydrofuran, Ether usw. verwendet werden. Bei der organischen Synthese hat die Reinheit des Lösungsmittels einen erheblichen Einfluss auf die Reaktionsergebnisse. Das Trocknen organischer Lösungsmittel mit Calciumhydrid kann die Reinheit des Lösungsmittels verbessern und den Einfluss von Verunreinigungen auf die Reaktion verringern.
Wasserstoff produzierende Materialien
Calciumhydrid kann als Wasserstoffproduktionsmaterial bei der Feldarbeit verwendet werden und liefert effiziente Energie für den Feldbetrieb. Calciumhydrid kann mit Wasser unter Freisetzung von Wasserstoffgas reagieren und eignet sich daher für die Herstellung tragbarer Wasserstoffgeneratoren. Im Feldeinsatz können Wasserstoffgeneratoren Wasserstoff für Geräte wie Brennstoffzellen und Wasserstofflampen bereitstellen, um den Energiebedarf zu decken. Calciumhydrid kann auch als Speicher- und Transportmedium für Wasserstoffgas dienen. Bei Bedarf kann Wasserstoff durch Reaktion mit Wasser freigesetzt werden. Diese Methode bietet die Vorteile einer hohen Speicherdichte und eines bequemen Transports und eignet sich für die Wasserstoffversorgung bei bestimmten besonderen Anlässen.
Reagenzien für die chemische Analyse
Calciumhydridkann als Reagenz in der chemischen Analyse verwendet werden und an bestimmten chemischen Reaktionen oder analytischen Prozessen teilnehmen. Kann in bestimmten quantitativen Analyseexperimenten als Reduktionsmittel oder Reaktant verwendet werden, um an chemischen Reaktionen teilzunehmen und den Gehalt an Reaktanten zu bestimmen. Beispielsweise kann bei der Bestimmung des Gehalts bestimmter Metallionen Calciumhydrid als Reduktionsmittel verwendet werden, um die Metallionen zu elementarem Metall zu reduzieren, und anschließend kann der Metallgehalt durch Wiegen oder andere Methoden bestimmt werden.
Es kann auch in bestimmten qualitativen Analyseexperimenten verwendet werden, um bestimmte Verbindungen oder funktionelle Gruppen zu identifizieren. Beispielsweise kann bei der Identifizierung von Carbonylverbindungen wie Aldehyden und Ketonen Calciumhydrid für Reduktionsreaktionen verwendet werden und die Eigenschaften der Reaktionsprodukte beobachtet werden, um die Art der Verbindung zu bestimmen.
Aufbereitung seltener Metalle
Calciumhydrid spielt eine wichtige Rolle bei der Herstellung seltener Metalle und kann zur Reduktion seltener Metalloxide zur Herstellung seltener Metalle verwendet werden. Calciumhydrid ist stark reduzierbar und kann bestimmte seltene Metalloxide wie Tantaloxid und Nioboxid reduzieren. Während des Reduktionsprozesses reagiert Calciumhydrid mit Metalloxiden, um entsprechende Metallelemente und Wasserstoffgas zu erzeugen.
Diese Methode bietet die Vorteile milder Reaktionsbedingungen und hoher Produktreinheit und eignet sich für die Herstellung bestimmter seltener Metalle. Calciumhydrid kann auch zur Entfernung von Verunreinigungselementen während des Raffinierungsprozesses seltener Metalle verwendet werden. Beispielsweise kann bei der Raffinierung von Metallen wie Tantal und Niob Calciumhydrid verwendet werden, um mit Verunreinigungselementen zu reagieren und entsprechende Hydride zu erzeugen, die dann durch Erhitzen oder andere Methoden zersetzt werden können, um Verunreinigungselemente zu entfernen und die Reinheit des Metalls zu verbessern.
Andere Anwendungen
Kann zur Herstellung bestimmter elektronischer Materialien wie Halbleitermaterialien, supraleitender Materialien usw. verwendet werden. Bei der Herstellung elektronischer Materialien kann Calciumhydrid als Reduktionsmittel oder Dotierstoff verwendet werden, um am Synthese- oder Modifizierungsprozess von Materialien teilzunehmen und deren Eigenschaften zu verbessern. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Energietechnologie bietet Calciumhydrid auch potenzielle Anwendungen im Bereich der Energiespeicherung und -umwandlung. Beispielsweise kann Calciumhydrid als Wasserstoffspeichermaterial in Systemen zur Speicherung und Umwandlung von Wasserstoffenergie verwendet werden. Darüber hinaus kann Calciumhydrid auch zur Herstellung von Elektrodenmaterialien für bestimmte Brennstoffzellen verwendet werden, wodurch die Leistung von Brennstoffzellen verbessert wird.
Calciumhydrid(chemische Formel CaH₂) ist eine wichtige anorganische Verbindung mit starker Reduzierbarkeit und Entflammbarkeit bei Einwirkung von Feuchtigkeit. Es hat ein breites Anwendungsspektrum in der organischen Synthese, Trockenmitteln, Materialien zur Wasserstoffproduktion und anderen Bereichen. Im Folgenden finden Sie eine detaillierte Einführung in die Zubereitungsmethode:
Direkte Reaktionsmethode zwischen Calcium und Wasserstoff
Die direkte Reaktion zwischen Calcium und Wasserstoff ist die Hauptmethode zur Herstellung von Calciumhydrid und ihr Reaktionsprinzip basiert auf der chemischen Reaktion zwischen Calcium und Wasserstoff bei hohen Temperaturen.
Prinzip
Calcium reagiert bei hohen Temperaturen mit Wasserstoff unter Bildung von Calciumhydrid. Die chemische Gleichung lautet:
Ca(s)+H2(g)→CaH2(s)
Diese Reaktion ist exotherm, aber die Reaktionsgeschwindigkeit ist bei Raumtemperatur extrem langsam und muss bei hoher Temperatur durchgeführt werden.
Vorbereitungsgerät
Die Vorrichtung zur Herstellung von Calciumhydrid umfasst normalerweise ein Quarzreaktionsrohr, ein Einlassrohr, ein Auslassrohr, einen Elektroofen usw. Quarzreaktionsrohre werden zur Aufnahme von Reaktanten verwendet, das Einlassrohr dient zum Einleiten von Wasserstoffgas, das Auslassrohr dient zum Abführen des durch die Reaktion erzeugten Gases und der Elektroofen dient zum Erhitzen der Reaktionsrohre.
Arbeitsschritte
Rohstoffvorbereitung: Geben Sie raffiniertes Kalzium mit einer Reinheit von etwa 99,5 % in eine Eisenplatte und stellen Sie diese in die Mitte eines Quarzreaktionsrohrs. Um metallisches Kalzium zu reinigen, ist es notwendig, wiederholt eine Vakuumdestillation durchzuführen, dann die Oxidschicht auf der Oberfläche des Kalziums in einem mit Argongas gefüllten Arbeitskasten abzukratzen und es so klein wie möglich zu schneiden. Unter Luftabschluss werden kleine metallische Kalziumstücke mit glatter Oberfläche in ein elektrolytisches Eisenschiffchen gegeben, das dann in ein Quarzrohr geladen wird.
Geräteinstallation: Zur Installation der Einlass- und Auslassrohre an beiden Enden des Quarzreaktionsrohrs werden Gummistopfen verwendet. Das Auslassrohr ist über einen Mineralölsprudler mit dem Abzug verbunden.
Systemaustausch: Aus dem Ansaugrohr wird gereinigtes Wasserstoffgas eingeleitet, und zunächst wird eine große Menge Wasserstoffgas eingeleitet, um die Luft im Reaktionssystem zu ersetzen und so zu verhindern, dass Kalzium mit Sauerstoff unter Bildung von Kalziumoxid reagiert.
Erhitzungsreaktion: Erhitzen Sie das Reaktionsrohr mit einem Elektroofen, beginnend bei etwa 200 Grad und weiter auf 250 -300 Grad. Führen Sie zur Reaktion Wasserstoffgas mit einer Durchflussrate von 0,6 ml/min ein. Um zu verhindern, dass das Quarzrohr durch Kalziumdampf korrodiert, wird der erhitzte Teil des Quarzrohrs mit einem dünnwandigen Rohr aus Elektrolyteisen abgedeckt. Die Reaktion kann in etwa 2 Stunden abgeschlossen sein und das erzeugte Calciumhydrid ist ein poröses grauweißes kristallines Pulver.
Produktinspektion: Mit einem Petrolether-Bubbler kann überprüft werden, ob die Hydrierungsreaktion abgeschlossen ist. Unterbrechen Sie den H₂-Gasfluss. Wenn der Flüssigkeitsspiegel im Sprudelrohr nicht ansteigt, ist die Reaktion abgeschlossen; Wenn der Flüssigkeitsspiegel in der Leitung ansteigt, bedeutet dies, dass die Hydrierungsreaktion noch fortgesetzt werden muss.
Kühlsammlung: Nach Abschluss der Reaktion auf Raumtemperatur abkühlen, um Calciumhydrid zu erhalten, das eine Reinheit von etwa 99 % aufweist.
FAQ
Was ist ein Markenname von Calciumhydroxid?
Calciumhydroxid hat viele Namen, darunter Baukalk, Ätzkalk, gelöschter Kalk, Kalk und Beizkalk. Es wird in verschiedenen Anwendungen verwendet, einschließlich der Lebensmittelzubereitung, wo es mit der E-Nummer E526 identifiziert wurde. Calciumhydroxid nimmt eine Polymerstruktur an, die Magnesiumhydroxid ähnelt (Brucit-Struktur).
Ist Calciumhydrid explosiv?
Calciumhydrid ist eine ENTZÜNDLICHE und REAKTIVE Chemikalie und stellt eine BRAND- und EXPLOSIONSGEFAHR dar.
Was ist ein anderer Name für Calciumhydrid?
CaH 2 wurde zur Wasserstoffproduktion verwendet. In den 1940er Jahren war es unter dem Handelsnamen „Hydrolith“ als Wasserstoffquelle erhältlich: Der Handelsname für diese Verbindung ist „Hydrolith“; Im Notfall kann es als tragbare Wasserstoffquelle zum Befüllen von Luftschiffen eingesetzt werden.
Wofür wird Calciumhydrid verwendet?
Calciumhydrid ist ein gräulich-weißer kristalliner (sand-artiger) Feststoff. Es wird als Trocknungs- und Reduktionsmittel sowie als Reiniger für verstopfte Ölquellen verwendet. * Calciumhydrid steht auf der Liste der gefährlichen Stoffe, da es vom DOT zitiert wird.
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