MAGNESIUMHYDRID: FORMEL, STRUKTUR OG EGENSKABER - KEMI - 2025

Den magnesiumhydrid (MGH ₂ molekylformel), er en kemisk forbindelse, der indeholder en vægt hydrogen 7,66%, og findes i naturen som et hvidt krystallinsk fast stof. Det bruges hovedsageligt til at fremstille andre kemiske stoffer, skønt det også er undersøgt som et potentielt lagringsmedium for brint.

Det hører til familien af ​​saltvand (eller ioniske) hydrider, de defineret af en negativt ladet H-ion. Disse hydrider betragtes som dem, der er dannet af alkalimetaller og jordalkalimetaller, men i tilfælde af magnesium (og beryllium) har de kovalente bindinger, ud over de ioniske, der kendetegner denne hydridfamilie.

Enhedscellemodel af magnesiumhydrid, MgH2.

Forberedelse og formel

Magnesiumhydrid er dannet gennem direkte hydrogenering af metallisk magnesium (Mg) under betingelser med højt tryk og temperatur (200 atmosfærer, 500 ° C) med en Mgl ₂ katalysator. Din reaktion svarer til:

Mg + H ₂ → MGH ₂

Produktionen af MGH ₂ ved lavere temperaturer med anvendelsen af nanokrystallinske magnesium produceret i kuglemøller er også blevet undersøgt.

Der er også andre fremstillingsmetoder, men de repræsenterer mere komplekse kemiske reaktioner (hydrogeneringsbetingelser af magnesium-anthracen, reaktionen mellem diethylmagnesium med lithium-aluminiumhydrid, og som et produkt af en MGH ₂ kompleks).

Kemisk struktur

Dette atom har en rutilstruktur ved stuetemperatur med en tetragonal krystallinsk struktur. Det har mindst fire forskellige former under høje trykforhold, og en ikke-støkiometrisk struktur med brintmangel er også blevet observeret; sidstnævnte forekommer kun i meget små mængder partikler, når det dannes.

Som nævnt ovenfor har bindingerne, der findes i rutilstrukturen, delvist kovalente egenskaber snarere end at være rent ioniske som andre salthydrider.

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

Fysiske og kemiske egenskaber

Fysisk

• Udseende: Hvide krystaller.
• Mol masse: 26.3209 g / mol
• Massefylde: 1,45 g / cm ³
• Smeltepunkt: 285 ° C nedbrydes
• Opløselighed: I vand nedbrydes det.

Denne kemiske forbindelse har en molekylvægt på 26.321 g / mol, en densitet på 1,45 g / cm3 og har et smeltepunkt på 327 ºC.

Kemisk

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

Det er vigtigt at påpege, at denne forbindelse ikke kan bringes til en flydende tilstand, og når den bringes til dens 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 luft. Disse tre forhold repræsenterer sikkerhedsrisici, der vil blive nævnt i det sidste afsnit af denne artikel.

Applikationer

Hydrogenlagring

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

MGH ₂ + 2H ₂ O → 2H ₂ + Mg (OH) ₂

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

MGH ₂ → Mg + H ₂

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

Hydrogenering og dehydrogenering af en mængde metallisk magnesium foreslås som en måde at transportere mængder gasformigt brint på, hvilket sikrer, at det ikke lækker under transporten og repræsenterer en sikrere og mere praktisk måde end ved anvendelse af højtryksbeholdere..

Hydrogenering og dehydrogeneringsreaktioner

Selvom nedbrydningstemperaturen for magnesiumhydrid repræsenterer en begrænsning for dens anvendelse, er der blevet foreslået fremgangsmåder til forbedring af kinetikken for hydrogenering og dehydrogeneringsreaktioner. En af disse er med reduktionen af ​​magnesiumpartikelstørrelsen ved hjælp af kuglemøller.

Mudder

Endvidere er der foreslået et system, der producerer et magnesiumhydrid i form af slam (mere håndterbart og sikrere end det i pulver eller andre faste partikler), som reageres med vand for at opnå det ønskede brint.

Det anslås, at den førnævnte mudder ville være dannet af et fint formet hydrid, beskyttet med et beskyttende lag af olier og suspenderet i dispergeringsmidler for at sikre, at det opretholder sin konsistens uden tab af materiale, og at det ikke absorberer fugtighed fra miljøet.

Dette slam har den fordel, at det kan pumpes gennem enhver almindelig diesel-, benzin- eller vandpumpe, hvilket gør dette forslag økonomisk så effektivt som effektivt.

Brændstofceller

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

Transport og energi

I de sidste årtier er brugen af ​​brint som energikilde overvejet. Implementeringen af ​​brint som brændstof kræver, at man finder sikre og reversible lagersystemer med høje volumetriske kapaciteter (mængde brint pr. Volumenhed) og gravimetrisk (mængde brint pr. Masseenhed).

Alkylering

Alkylering (tilsætning CH ₃ R alkylgrupper) af organiske forbindelser i et basisk medium, hvor -OH-grupper er til stede i lave koncentrationer og ved temperaturer over smeltepunktet for hydridet.

I dette tilfælde hydrogenerne præsentere i magnesiumhydrid (MGH ₂), binder til -OH-grupperne, der danner vand. Frit magnesium kan modtage den halogen, der ofte ledsager det alkylmolekyle, 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 sker, fordi dets eksoterme reaktion genererer nok varme til at antænde den brintgas, der frigøres i dekomponeringsreaktionen, hvilket fører til en ret farlig kædereaktion.

Det er pyroforisk

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

Indånding i fast tilstand eller kontakt med dets dampe anbefales ikke: stoffet i dets naturlige tilstand og dets nedbrydningsprodukter kan forårsage alvorlige kvæstelser eller endda død.

Det kan frembringe ætsende opløsninger i kontakt med vand og dets forurening. Kontakt med hud og øjne anbefales ikke, og det medfører også irritation i slimhinderne.

Magnesiumhydrid har ikke vist sig at forårsage kroniske sundhedseffekter, såsom kræft, reproduktionsdefekter eller andre fysiske eller mentale konsekvenser, men brugen af ​​beskyttelsesudstyr anbefales ved håndtering af det (især åndedrætsværn eller masker på grund af dets fint pulverkarakter).

Når du arbejder med dette stof, skal du holde luftens fugtighed i lave niveauer, slukke alle antændelseskilder og transportere den i tromler eller andre containere.

Arbejde med store koncentrationer af dette stof bør altid undgås, når det kan undgås, da muligheden for en eksplosion er markant reduceret.

Hvis der opstår et magnesiumhydridudslip, skal arbejdsområdet isoleres og støv opsamles med et vakuumværktøj. Du bør aldrig bruge tørfedemetoden; øger chancerne for en vis reaktion med hydridet.

Referencer

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