MAGNESIUMHYDRID: FORMEL, STRUKTUR OCH EGENSKAPER - KEMI - 2026

Den magnesiumhydrid (MGH _två molekylformel), är en kemisk förening som innehåller en vikt väte 7,66%, och finns i naturen som ett vitt kristallint fast ämne. Det används främst för att framställa andra kemiska ämnen, även om det också har studerats som ett potentiellt lagringsmedium för väte.

Det tillhör familjen av saltlösning (eller joniska) hydrider, de som definieras av en negativt laddad H-jon. Dessa hydrider anses vara de som bildas av alkalimetaller och jordalkalimetaller, men när det gäller magnesium (och beryllium) har de kovalenta bindningar, utöver de joniska som kännetecknar denna hydridfamilj.

Enhetscellmodell av magnesiumhydrid, MgH2.

Beredning och formel

Magnesiumhydrid bildas genom direkt hydrering av metalliskt magnesium (Mg) under betingelser av högt tryck och temperatur (200 atmosfärer, 500 ° C) med en Mgl ₂ katalysator . Din reaktion motsvarar:

Mg + H ₂ → MGH ₂

Produktionen av MGH ₂ vid lägre temperaturer med användning av nanokristallin magnesium produceras i kulkvarnar har också undersökts .

Det finns även andra framställningsmetoder, men de representerar mer komplexa kemiska reaktioner (hydrogene av magnesium-antracen; reaktionen mellan dietylmagnesium med litium-aluminiumhydrid, och som en produkt av en MGH ₂ komplex ).

Kemisk struktur

Denna atom har en rutilstruktur vid rumstemperatur med en tetragonal kristallin struktur. Den har åtminstone fyra olika former under högtrycksförhållanden, och en icke-stökiometrisk struktur med vätebrister har också observerats; det senare förekommer endast i mycket små mängder partiklar när det bildas.

Som nämnts ovan har bindningarna som finns i rutilstrukturen delvis kovalenta egenskaper snarare än att de är rent joniska som andra salthydrider.

Detta gör att magnesiumatomen har en sfärisk form, helt joniserad, men dess hydridjon har en långsträckt struktur.

Fysiska och kemiska egenskaper

Fysisk

• Utseende: Vita kristaller.
• Molmassa: 26.3209 g / mol
• Densitet: 1,45 g / cm ³
• Smältpunkt: 285 ° C sönderdelas
• Löslighet: I vatten sönderdelas den.

Denna kemiska förening har en molekylvikt av 26.321 g / mol, en densitet på 1,45 g / cm3 och har en smältpunkt på 327 ºC.

Kemisk

• Prekursor för tillverkning av andra kemiska ämnen.
• Vätgaslagring, som en möjlig energikälla.
• Minskningsmedel vid organisk syntes.

Det är viktigt att påpeka att denna förening inte kan bringas till flytande tillstånd, och när den förs till sin smältpunkt eller införs i vatten, sönderdelas den. Denna hydrid är olöslig i eter.

Det är ett mycket reaktivt och mycket brandfarligt ämne, och det är också pyroforiskt, det vill säga det kan antändas spontant i luften. Dessa tre villkor representerar säkerhetsrisker som kommer att nämnas i det sista avsnittet i denna artikel.

tillämpningar

Väteförvaring

Magnesiumhydrid reagerar lätt med vatten för att bilda vätgas genom följande kemiska reaktion:

MGH ₂ + 2H ₂ O → 2H ₂ + Mg (OH) ₂

Vidare sönderdelas detta ämne vid en temperatur av 287 ° C och ett tryck av 1 bar enligt följande:

MGH ₂ → Mg + H ₂

Därför har användningen av magnesiumhydrid föreslagits som väte-lagringsmedium för dess användning och transport.

Hydrogenering och dehydrogenering av en mängd metalliskt magnesium föreslås som ett sätt att transportera mängder gasformigt väte, vilket säkerställer att det inte läcker under transporten och representerar ett säkrare och mer praktiskt sätt än med användning av högtryckskärl. .

Hydrogenerings- och dehydrogeneringsreaktioner

Trots det faktum att nedbrytningstemperaturen för magnesiumhydrid representerar en begränsning för dess användning har metoder föreslagits för att förbättra kinetiken för hydrerings- och dehydrogeneringsreaktioner. En av dessa är minskningen av magnesiumpartikelns storlek med användning av kulkvarnar.

Lera

Vidare har ett system föreslagits som producerar en magnesiumhydrid i form av slam (mer hanterbar och säkrare än i pulver eller andra fasta partiklar), som skulle reageras med vatten för att erhålla önskat väte.

Det uppskattas att ovannämnda lera skulle bildas av en finmalt hydrid, skyddad med ett skyddande skikt av oljor och suspenderat i spridningsmedel för att säkerställa att den upprätthåller sin konsistens utan materialförlust och att den inte absorberar fukt från miljön.

Detta slam har fördelen att det kan pumpas genom någon vanlig diesel-, bensin- eller vattenpump, vilket gör detta förslag ekonomiskt så effektivt som effektivt.

Bränsleceller

Magnesiumhydrid kan implementeras i produktionen av avancerade bränsleceller, och även i skapandet av batterier och energilagring.

Transport och energi

Under de senaste decennierna har man använt väte som energikälla. Implementering av väte som bränsle kräver att man hittar säkra och reversibla lagringssystem med hög volymkapacitet (mängd väte per volymenhet) och gravimetrisk (mängd väte per massenhet).

alkylering

Alkylering (tillsats CH ₃ R alkyl-grupper ) av organiska föreningar i ett basiskt medium, där -OH-grupper är närvarande vid låga koncentrationer och vid temperaturer över smältpunkten av hydriden.

I detta fall vätena presentera i magnesiumhydrid (MGH ₂ ), binder till -OH-grupperna och bildar vatten. Gratis magnesium kan ta emot den halogen som ofta åtföljer den alkylmolekyl som är avsedd att binda till kolvätekedjan.

risker

Reaktion med vatten

Som redan nämnts är magnesiumhydrid ett ämne som reagerar mycket lätt och våldsamt med vatten, vilket ger förmågan att explodera i högre koncentrationer.

Detta inträffar eftersom dess exoterma reaktion genererar tillräckligt med värme för att antända vätgas som frigörs i sönderdelningsreaktionen, vilket leder till en ganska farlig kedjereaktion.

Det är pyroforiskt

Magnesiumhydrid är också pyroforisk, vilket innebär att den spontant kan antändas i närvaro av fuktig luft och bilda magnesiumoxid och vatten.

Inandning i fast tillstånd eller kontakt med dess ångor rekommenderas inte: ämnet i dess naturliga tillstånd och dess nedbrytningsprodukter kan orsaka allvarliga skador eller till och med dödsfall.

Det kan generera frätande lösningar i kontakt med vatten och dess förorening. Kontakt med hud och ögon rekommenderas inte, och det orsakar också irritation i slemhinnorna.

Magnesiumhydrid har inte visat sig orsaka kroniska hälsoeffekter, såsom cancer, reproduktionsfel eller andra fysiska eller psykiska konsekvenser, men användning av skyddsutrustning rekommenderas vid hantering av den (särskilt andningsskydd eller masker på grund av dess finpulverkaraktär).

När du arbetar med detta ämne, håll luftens fuktighet på låga nivåer, släck alla antändningskällor och transportera den i trummor eller andra behållare.

Att arbeta med stora koncentrationer av detta ämne bör alltid undvikas när det kan undvikas, eftersom risken för en explosion reduceras avsevärt.

Om ett magnesiumhydridutsläpp inträffar, bör arbetsområdet isoleras och damm samlas in med ett vakuumverktyg. Du bör aldrig använda torrsvepmetoden; ökar chansen för en viss reaktion med hydrid.

referenser

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