Magnesiumhydridformel, kemisk struktur og egenskaber



den magnesiumhydrid (MGH2 af molekylær formel) er en kemisk forbindelse med indhold i hydrogen af ​​7,66% og findes i natur som et hvidt krystallinsk faststof. Det anvendes hovedsagelig til at fremstille andre kemiske stoffer, selv om det også er blevet undersøgt som et potentielt opbevaringsmedium til hydrogen.

Det hører til familien (eller ion) salt hydrider, der defineres af negativt ladede H- ion. Disse hydrider anses sådanne dannet ud fra alkalimetaller og jordalkalimetaller, men i tilfælde af magnesium (og beryllium) har kovalente bindinger, ioniske tilføjelse til dem, der karakteriserer denne familie hydrider.

indeks

  • 1 Fremstilling og formel
  • 2 Kemisk struktur
  • 3 Fysiske og kemiske egenskaber
    • 3.1 Fysisk
    • 3.2 Kemikalier
  • 4 anvendelser
    • 4.1 Opbevaring af hydrogen
    • 4.2 Reaktioner af hydrogenering og dehydrogenering
    • 4.3 Mudder
    • 4.4 Brændselsceller
    • 4.5 Transport og energi
    • 4.6 Alkylering
  • 5 risici
    • 5.1 Reaktion med vand
    • 5.2 Det er pyroforisk
  • 6 referencer

Fremstilling og formel

Magnesiumhydrid dannes ved direkte hydrogenering af magnesium (Mg) metal under betingelser med højt tryk og temperatur (200 atmosfærer, 500 ºC) med en MgI katalysator2. Dens reaktion svarer til:

Mg + H2→ MgH2

Produktionen af ​​MgH er også blevet undersøgt2 ved lavere temperaturer ved anvendelse af nanokrystallinsk magnesium produceret i kuglemøller.

Der er også andre fremgangsmåder til fremstilling, men udgør mere komplekse kemiske reaktioner (hydrogenering af magnesium-anthracen diethylmagnesium reaktionen mellem hydrid lithiumaluminiumhydrid, og som et produkt af en kompleks MGH2).

Kemisk struktur

Dette atom har en struktur af rutil ved stuetemperatur med en tetragonal krystallinsk struktur. Den har mindst fire forskellige former under høje trykforhold, og der er også observeret en ikke-støkiometrisk struktur med brintmangel. sidstnævnte forekommer kun i meget små mængder partikler, når de dannes.

Som nævnt ovenfor har de bindinger, der eksisterer i rutilstrukturen, delvist kovalente egenskaber i stedet for at være rent ioniske, ligesom andre saltvandhydrider.

Dette får magnesiumatomet til at have en sfærisk form, fuldstændig ioniseret, men dens hydridion har en langstrakt struktur.

Fysiske og kemiske egenskaber

fysisk

  • Udseende: Hvide krystaller.
  • Mol masse: 26,3209 g / mol
  • Tæthed: 1,45 g / cm3
  • Smeltepunkt: 285 ° C nedbrydes
  • Opløselighed: I vand nedbrydes.

Denne kemiske forbindelse har en molekylvægt på 26,321 g / mol, en densitet på 1,45 g / cm3 og har et smeltepunkt på 327 ° C.

kemisk

  • Forløber til fremstilling af andre kemiske stoffer.
  • Hydrogenlagring, som en mulig energikilde.
  • Reduktionsmiddel i organisk syntese.

Det er vigtigt at angive, at denne forbindelse ikke kan bringes i flydende tilstand, og når den bæres eller dets smeltepunkt eller indføres i vand nedbrydes den. Dette hydrid er uopløseligt i ether.

Det er et meget reaktivt og meget brandfarligt stof, og det er også pyroforisk, det vil sige det kan antændes spontant i luften. Disse tre forhold repræsenterer sikkerhedsrisici, der vil blive nævnt i sidste afsnit af denne artikel. 

applikationer

Opbevaring af brint

Magnesiumhydrid reagerer let med vand til dannelse af hydrogen gas gennem følgende kemiske reaktion:

MGH2+2H2O → 2H2+Mg (OH)2

Desuden opløses dette stof ved en temperatur på 287 ° C og et tryk på 1 bar som følger:

MGH2→ Mg + H2

Derfor er anvendelsen af ​​magnesiumhydrid som et hydrogenopbevaringsmedium til dets anvendelse og transport blevet foreslået.

hydrogenering og dehydrogenering af en mængde af metallisk magnesium som en måde at transportere mængder hydrogengas opstår, sikrer ingen lækage deraf i transport og repræsenterer en mere sikker og mere bekvem måde end ved brug af høj trykbeholdere.

Hydrogenerings- og dehydrogeneringsreaktioner

Skønt nedbrydningstemperaturen af ​​magnesiumhydrid repræsenterer en begrænsende faktor for dens anvendelse, er der blevet foreslået metoder til at forbedre kinetikken for hydrogenering og dehydrogeneringsreaktioner. En af disse er med reduktionen af ​​størrelsen af ​​magnesiumpartiklen ved anvendelse af kuglemøller. 

mudder

Det har også rejst et system producerer magnesiumhydrid som slam (mere håndterbare og sikker at pulver eller andre faste partikler), som vil blive omsat med vand for at opnå den ønskede hydrogen.

Det anslås, at den ovenfor nævnte slam ville bestå af en fint formalet hydrid, beskyttet med et beskyttelseslag af olier og suspenderet i dispergeringsmidler for at sikre, at giver sammenhæng uden tab af materiale, og som ikke absorberer fugtighed.

Denne slam har den fordel, at den kan pumpes gennem en almindelig diesel-, benzin- eller vandpumpe, hvilket gør dette økonomiske forslag såvel som effektivt.

Brændselsceller

Magnesiumhydrid kan implementeres i produktionen af ​​avancerede brændselsceller, og også i opbygningen af ​​batterier og energilagring. 

Transport og energi

I de sidste årtier har brugen af ​​hydrogen som energikilde været overvejet. Implantationen af ​​brint som brændsel kræver, at der findes sikre og reversible opbevaringssystemer og med høj volumetrisk kapacitet (brintmængde pr. Volumen) og gravimetrisk (brintmængde pr. Masse).

alkylering

Alkylering (tilsæt CH-alkylgrupper3R) af organiske forbindelser i basisk medium, hvor der er tilstedeværelse af -OH grupper ved lave koncentrationer og temperaturer højere end hydridets smeltepunkt.

I dette tilfælde er hydrogenerne til stede i magnesiumhydrid (MgH2), deltage i -OH-grupperne, der danner vand. Fri magnesium kan modtage halogenet, som ofte følger med alkylmolekylet, der er beregnet til at binde til carbonhydridkæden.

risici

Reaktion med vand

Som allerede nævnt er magnesiumhydrid et stof, der reagerer meget let og voldsomt med vand, hvilket giver evnen til at eksplodere i højere koncentrationer.

Dette skyldes, at dets eksoterme reaktion genererer tilstrækkelig varme til at antænde den hydrogengas, der frigives i dekomponeringsreaktionen, hvilket fører til en ret farlig kædereaktion..

Det er pyroforisk

Magnesiumhydrid er også pyroforisk, hvilket betyder at det kan antændes spontant i nærværelse af fugtig luft og danner magnesiumoxid og vand.

Dets indånding anbefales ikke i fast tilstand eller i kontakt med dampen: stoffet i dets naturlige tilstand og dets nedbrydningsprodukter kan forårsage alvorlige skader eller endog dødsfald.

Det kan skabe ætsende løsninger i kontakt med vand og forurening af det. Kontakt med hud og øjne anbefales ikke, og genererer også irritation i slimhinderne.

Det er ikke blevet vist, at magnesium hydrid kan generere anbefales kroniske sundhedseffekter som kræft, reproduktive defekter eller andre fysiske eller psykiske konsekvenser, men brugen af ​​værnemidler ved håndtering (især respiratorer eller masker, for deres karakter fint pulver).

Ved arbejde med dette stof skal luftens fugtighed holdes på lave niveauer, slukke alle antændelseskilder og transportere det i tromler eller andre beholderbeholdere..

Du bør altid undgå at arbejde med store koncentrationer af dette stof, når det kan undgås, da muligheden for en eksplosion aftager betydeligt.

Hvis der opstår et spil magnesiumhydrid, skal arbejdsområdet isoleres og støvet opsamles med en støvsuger. Du bør aldrig bruge den tørre feje metode; øger chancerne for en reaktion med hydrid. 

referencer

  1. Zumdahl, S. S. (1998). Encyclopedia Britannica. Taget fra britannica.com.
  2. Pubchem. (2005). PubChem Open Chemistry Database. Modtaget fra pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  3. Safe Hydrogen, L. (2006). Green Car Congress. Taget fra greencarcongress.com.
  4. Chemicals, C. (n.d.). Cameo Chemicals. Taget fra cameochemicals.noaa.gov.
  5. Services, N.J. (1987). New Jersey Department of Health og Senior Services. Taget fra nj.gov.