Formula hidrură de magneziu, structura și proprietățile chimice

hidrură de magneziu (MGH₂ de formula moleculară), este un compus chimic cu un conținut în greutate de hidrogen de 7,66% și găsit în natură ca un solid cristalin alb. Se folosește în principal pentru a prepara alte substanțe chimice, deși a fost de asemenea studiat ca un potențial mediu de stocare a hidrogenului.

Acesta aparține familiei de hidruri saline (sau ionice), cele definite de un H-ion încărcat negativ. Aceste hidruri sunt considerate cele formate din metale alcaline și alcalino-pământoase, dar în cazul de magneziu (și beriliu) au legături covalente, adiție ionic pentru cei care caracterizează familia hidrurilor.

index

• 1 Pregătire și formulă
• 2 Structura chimică
• 3 Proprietăți fizice și chimice
  • 3.1 Fizice
  • 3.2 Produse chimice
• 4 Utilizări
  • 4.1 Depozitarea hidrogenului
  • 4.2 Reacții de hidrogenare și dehidrogenare
  • 4.3 Nămol
  • 4.4. Celule de combustie
  • 4.5 Transport și energie
  • 4.6 Alchilarea
• 5 Riscuri
  • 5.1 Reacția cu apa
  • 5.2 Este piroforic
• 6 Referințe

Pregătirea și formula

hidrură de magneziu este format prin hidrogenarea directă a magneziului metalic (Mg) sub presiune și temperatură ridicată (200 atmosfere, 500 ° C) cu un catalizator MgI₂. Reacția sa este echivalentă cu:

Mg + H₂→ MgH₂

Producția de MgH a fost, de asemenea, investigată₂ la temperaturi mai scăzute, cu ajutorul magneziului nanocristalin produs în morile cu bile.

Există și alte metode de preparare, dar reprezintă reacții chimice mai complexe (hidrogenarea magneziu-antracen dietilmagneziu reacția dintre aluminiu hidrură de litiu, și ca produs al unui complex MgH₂).

Structura chimică

Acest atom are o structură de rutil la temperatura camerei, cu o structură cristalină tetragonală. Are cel puțin patru forme diferite în condiții de presiune înaltă și, în plus, a fost observată o structură nestoichiometrică cu deficiențe de hidrogen; acesta din urmă apare numai în cantități foarte mici de particule atunci când sunt formate.

Așa cum s-a menționat mai sus, legăturile care există în structura rutilă au proprietăți parțial covalente, în loc să fie pur ionice, ca și alte hidruri saline.

Acest lucru determină ca atomul de magneziu să aibă o formă sferică, total ionizat, dar ionul său de hidrură are o structură alungită.

Proprietăți fizice și chimice

fizic

• Aspect: cristale albe.
• Masa moleculară: 26,3209 g / mol
• Densitate: 1,45 g / cm³
• Punctul de topire: 285 ° C se descompune
• Solubilitate: În apă se descompune.

Acest compus chimic are o greutate moleculară de 26,321 g / mol, o densitate de 1,45 g / cm3 și are un punct de topire de 327 ° C

chimic

• Precursor pentru fabricarea altor substanțe chimice.
• Depozitarea de hidrogen, ca o posibilă sursă de energie.
• Agent de reducere în sinteza organică.

Este important să se arate că acest compus nu poate fi adus în stare lichidă și, atunci când este transportat sau punctul său de topire sau introdus în apă, se descompune. Această hidrură este insolubilă în eter.

Este o substanță extrem de reactiv și foarte inflamabil, și este piroforic, adică se poate aprinde spontan în aer. Aceste trei condiții reprezintă riscuri de securitate care vor fi menționate în ultima secțiune a acestui articol.

aplicații

Depozitarea hidrogenului

Hidrura de magneziu reacționează ușor cu apă pentru a forma hidrogen gazos, prin următoarea reacție chimică:

MgH₂+ 2H₂O → 2H₂+ Mg (OH)₂

În plus, această substanță se descompune la o temperatură de 287 ° C și o presiune de 1 bar, după cum urmează:

MgH₂→ Mg + H₂

Prin urmare, sa propus utilizarea hidrură de magneziu ca mediu de stocare a hidrogenului pentru utilizarea și transportul acestuia.

hidrogenare și dehidrogenarea unei cantități de magneziu metalic, ca modalitate de a transporta cantități de hidrogen gazos ia naștere, asigurând nici o scurgere a acestora în domeniul transportului și care reprezintă un mod mai sigur și mai convenabil decât cu utilizarea recipientelor sub presiune înaltă .

Reacții de hidrogenare și dehidrogenare

Deși temperatura de descompunere a hidrurii de magneziu este o limitare pentru utilizare, acestea au fost propuse metode de îmbunătățire a cineticii reacțiilor de hidrogenare și dehidrogenare. Una dintre acestea este prin reducerea dimensiunii particulei de magneziu cu ajutorul unor mori de bile.

noroi

Acesta a ridicat, de asemenea, un sistem de producere hidrură de magneziu ca nămol (mai ușor de gestionat și sigur că pudra sau alte particule solide), care ar fi reacționat cu apă pentru a obține hidrogenul dorit.

Se estimează că nămolul numit mai sus ar consta dintr-o hidrură fin măcinată, protejat cu un strat protector de uleiuri și suspendate în agenți de dispersare pentru a se asigura că menține consistența fără pierderi de material, și care nu absoarbe umiditatea.

Acest nămol are avantajul că poate fi pompat prin orice pompă comună, benzină sau pompă de apă, făcând această propunere economică la fel de eficientă.

Celule de combustibil

Magneziu hidrură pot fi puse în aplicare în producția de celule de combustie avansate, precum și în crearea de baterii și de stocare a energiei.

Transport și energie

În ultimele decenii, a fost luată în considerare utilizarea hidrogenului ca sursă de energie. Implantarea de hidrogen ca combustibil necesită găsirea unor sisteme de depozitare sigure și reversibile cu capacități volumetrice ridicate (cantitatea de hidrogen per unitate de volum) și gravimetrică (cantitatea de hidrogen per unitate de masă).

alchilare

Alchilarea (adăugați grupări alchil CH₃R) de compuși organici în mediu bazic, unde există prezența grupărilor -OH în concentrații scăzute și temperaturi mai ridicate decât punctul de topire al hidrurii.

În acest caz, hidrogena prezentă în hidrură de magneziu (MgH₂), se unesc cu grupările -OH care formează apă. Magneziu liber poate primi halogenul care însoțește adesea molecula de alchil care se intenționează să se lege la lanțul de hidrocarburi.

riscuri

Reacție cu apă

După cum sa menționat deja, hidrură de magneziu este o substanță care reacționează foarte ușor și violent cu apă, prezentând capacitatea de a exploda în concentrații mai mari.

Aceasta se întâmplă deoarece reacția sa exotermă generează suficientă căldură pentru a aprinde gazul hidrogen eliberat în reacția de descompunere, conducând la o reacție în lanț destul de periculoasă.

Este piroforic

De asemenea, hidrură de magneziu este piroforică, ceea ce înseamnă că se poate aprinde spontan în prezența aerului umed, formând oxid de magneziu și apă.

Nu se recomandă inhalația în stare solidă sau în contact cu vaporii: substanța în stare naturală și produsele sale de descompunere pot provoca vătămări grave sau chiar moarte.

Poate genera soluții corozive în contact cu apa și contaminarea acesteia. Contactul cu pielea și ochii nu este recomandat și, de asemenea, generează iritații în membranele mucoase.

Nu s-a demonstrat că hidrura de magneziu poate genera efecte cronice asupra sănătății, cum ar fi cancerul, defectele reproductive sau alte consecințe fizice sau psihice, dar se recomandă utilizarea echipamentului de protecție atunci când se manipulează (în special măștile respiratorii sau măștile caracter de praf fin).

Atunci când se lucrează cu această substanță, umiditatea aerului trebuie menținută la niveluri scăzute, stingerea tuturor surselor de aprindere și transportul în tobe sau în recipientele de recipiente.

Lucrați întotdeauna cu concentrații mari de substanță atunci când aceasta poate fi evitată, deoarece posibilitatea unei explozii scade semnificativ.

Dacă apare o scurgere de hidrură de magneziu, zona de lucru trebuie izolată și praful colectat cu un aspirator. Nu trebuie să utilizați niciodată metoda de curățare uscată; crește șansele unei reacții cu hidrura.

referințe

1. Zumdahl, S. S. (1998). Enciclopedia Britannica. Luat de la britannica.com.
2. Extract. (2005). PubChem Open Chemistry Database. Luat de la pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Hidrogenul sigur, L. (2006). Congresul pentru mașini verzi. Luat de la greencarcongress.com.
4. Chemicals, C. (n.d.). Cameo Chemicals. Luat de la cameochemicals.noaa.gov.
5. Services, N.J. (1987). Departamentul New Jersey al Sănătății și Servicii Senior. Luat de la nj.gov.