Magnesiumhydrid: formel, kjemisk struktur og egenskaper

Magnesiumhydrid (MgH2 med molekylformel), er en kjemisk forbindelse med et vektinnhold i hydrogen på 7, 66% og funnet i naturen som et hvitt krystallinsk faststoff. Det brukes hovedsakelig til å forberede andre kjemiske stoffer, selv om det også har blitt studert som et potensielt lagringsmedium for hydrogen.

Det tilhører familien av saltvann (eller ioniske) hydrider, de som er definert av en H-ion negativt ladet. Disse hydrider anses som de som er dannet av alkalimetaller og jordalkalimetaller, men i tilfelle magnesium (og beryllium) har kovalente bindinger, i tillegg til de ionene som karakteriserer denne familien av hydrider.

Fremstilling og formel

Magnesiumhydrid dannes ved direkte hydrogenering av magnesium (Mg) metall under betingelser med høyt trykk og temperatur (200 atmosfærer, 500 ºC) med en MgI2 katalysator. Dens reaksjon svarer til:

Mg + H2 → MgH2

Produksjonen av MgH2 ved lavere temperaturer har også blitt undersøkt ved bruk av nanokrystallinsk magnesium produsert i kulmøller.

Det finnes også andre metoder for fremstilling, men de representerer mer komplekse kjemiske reaksjoner (hydrogenering av magnesiumantracen, reaksjonen mellom dietylmagnesium med litium-aluminiumhydrid og som et produkt av et MgH2-kompleks).

Kjemisk struktur

Dette atom har en struktur av rutil ved romtemperatur, med en tetragonal krystallinsk struktur. Den har minst fire forskjellige former under høytrykksforhold, og en ikke-støkiometrisk struktur med hydrogenmangel er også observert; sistnevnte skjer bare i svært små mengder partikler når de dannes.

Som nevnt ovenfor har bindingene som eksisterer i rutilstrukturen delvis kovalente egenskaper i stedet for å være rent ioniske, som andre saltvannhydrider.

Dette får magnesiumatomet til å ha en sfærisk form, totalt ionisert, men hydridjonen har en langstrakt struktur.

Fysiske og kjemiske egenskaper

fysisk

• Utseende: Hvite krystaller.
• Molmasse: 26, 3209 g / mol
• Tetthet: 1, 45 g / cm3
• Smeltepunkt: 285 ° C nedbrytes
• Løselighet: I vann nedbrytes det.

Denne kjemiske forbindelsen har en molekylvekt på 26, 321 g / mol, en densitet på 1, 45 g / cm3 og har et smeltepunkt på 327 ° C.

kjemisk

• Forløper for fremstilling av andre kjemiske stoffer.
• Hydrogenlagring, som en mulig energikilde.
• Reduksjonsmiddel i organisk syntese.

Det er viktig å indikere at denne forbindelsen ikke kan bringes til væskeform, og når den bæres eller dens smeltepunkt eller innføres i vann, dekomponerer den. Dette hydridet er uoppløselig i eter.

Det er en svært reaktiv og svært brannfarlig substans, og er også pyroforisk, det vil si at den kan antennes spontant i luften. Disse tre forholdene representerer sikkerhetsrisiko som vil bli nevnt i den siste delen av denne artikkelen.

søknader

Hydrogenlagring

Magnesiumhydrid reagerer lett med vann for å danne hydrogengass, gjennom følgende kjemiske reaksjon:

MgH2 + 2H20 → 2H2 + Mg (OH) ₂

I tillegg dekomponerer dette stoffet ved temperaturen 287 ° C og et trykk på 1 bar, som følger:

MgH2 → Mg + H2

Derfor er anvendelsen av magnesiumhydrid som et hydrogenlagringsmedium for bruk og transport blitt foreslått.

Hydrogeneringen og dehydrogeneringen av en mengde metallisk magnesium foreslås som en måte å transportere mengder gassformig hydrogen på, og sikrer dermed at det ikke er lekkasje i transporten og representerer en sikrere og mer praktisk måte enn ved bruk av høytrykksbeholdere. .

Hydrogenerings- og dehydrogeneringsreaksjoner

Selv om dekomponeringstemperaturen for magnesiumhydrid representerer en begrensningsfaktor for dens bruk, har det blitt foreslått metoder for å forbedre kinetikken av hydrogenerings- og dehydrogeneringsreaksjoner. En av disse er med reduksjonen av magnesiumpartiklens størrelse ved bruk av kulmøller.

gjørme

I tillegg er det foreslått et system som produserer et magnesiumhydrid i form av gjørme (mer håndterbart og trygt enn det i pulver eller andre faste partikler), som vil bli omsatt med vann for å oppnå det ønskede hydrogen.

Det er anslått at den tidligere navngitte slammet vil bli dannet av et finmalt hydrid, beskyttet med et beskyttende lag av oljer og suspendert i dispergeringsmidler for å sikre at det opprettholder konsistensen uten tap av materiale og at det ikke absorberer fuktighet fra omgivelsene.

Denne slam har fordelen at den kan pumpes gjennom en vanlig diesel-, bensin- eller vannpumpe, noe som gjør dette økonomiske forslaget så effektivt som effektivt.

Brenselceller

Magnesiumhydrid kan implementeres i produksjon av avanserte brenselceller, og også i opprettelse av batterier og energilagring.

Transport og energi

I løpet av de siste tiårene har bruk av hydrogen som energikilde blitt vurdert. Implementeringen av hydrogen som drivstoff krever å finne trygge og reversible lagringssystemer med høy volumetrisk kapasitet (mengde hydrogen per voluminnhold) og gravimetrisk (mengde hydrogen per massenhet).

alkylering

Alkylering (tilsett CH3R alkylgrupper) av organiske forbindelser i grunnmedium, hvor det er tilstedeværelse av -OH-grupper i lave konsentrasjoner og temperaturer høyere enn smeltepunktet for hydridet.

I dette tilfelle binder hydrogenene til stede i magnesiumhydridet (MgH2) til -OH-gruppene for å danne vann. Fri magnesium kan få halogenet, som ofte følger med alkylmolekylet som er ment å binde seg til hydrokarbonkjeden.

risikoer

Reaksjon med vann

Som nevnt er magnesiumhydrid et stoff som reagerer veldig lett og voldsomt med vann, og presenterer evnen til å eksplodere i høyere konsentrasjoner.

Dette skjer fordi den eksoterme reaksjonen gir nok varme til å antennes hydrogengassen som slippes ut i dekomponeringsreaksjonen, noe som fører til en ganske farlig kjedereaksjon.

Det er pyroforisk

Magnesiumhydrid er også pyroforisk, noe som betyr at det kan antennes spontant i nærvær av fuktig luft, som danner magnesiumoksid og vann.

Det anbefales ikke å inhale i fast tilstand eller kontakt med dampene: stoffet i dets naturlige tilstand og dets nedbrytningsprodukter kan forårsake alvorlige skader eller til og med død.

Det kan generere korrosive løsninger i kontakt med vann og forurensning av det. Kontakt med hud og øyne anbefales ikke, og genererer også irritasjon i slimhinnene.

Det er ikke påvist at magnesiumhydrid kan forårsake kroniske helseeffekter, for eksempel kreft, reproduksjonsfeil eller andre fysiske eller psykiske konsekvenser, men bruk av verneutstyr anbefales ved håndtering av det (spesielt respiratorer eller masker, for dets fint støv karakter).

Ved arbeid med dette stoffet må luftfuktigheten holdes på lave nivåer, slukke alle antennelseskilder og transportere det i trommer eller andre beholderbeholdere.

Arbeid alltid med store konsentrasjoner av dette stoffet når det kan unngås, da muligheten for en eksplosjon avtar betydelig.

Hvis det kommer et utslipp av magnesiumhydrid, skal arbeidsområdet isoleres og støvet samles opp med støvsuger. Du bør aldri bruke tørr feiingsmetoden; øker sjansene for en reaksjon med hydrid.