MAGNESIUMHYDRID: FORMEL, STRUKTUR OG EGENSKAPER - KJEMI - 2026

Den magnesiumhydrid (MGH ₂ molekylformelen), er en kjemisk forbindelse inneholdende en vekt hydrogen 7,66%, og finnes i naturen som et hvitt krystallinsk faststoff. Det brukes hovedsakelig til å fremstille andre kjemiske stoffer, selv om det også er studert som et potensielt lagringsmedium for hydrogen.

Det tilhører familien saltvann (eller ioniske) hydrider, de som er definert av et negativt ladet H-ion. Disse hydridene regnes som de som er dannet av alkalimetaller og jordalkalimetaller, men når det gjelder magnesium (og beryllium) har de kovalente bindinger, i tillegg til de ioniske som kjennetegner denne hydridfamilien.

Enhetscellemodell av magnesiumhydrid, MgH2.

Forberedelse og formel

Magnesiumhydrid er utformet gjennom den direkte hydrogenering av metallisk magnesium (Mg) under forhold med høyt trykk og høy temperatur (200 atmosfærer, 500 ° C) med en MgI ₂ -katalysator . Din reaksjon tilsvarer:

Mg + H ₂ → MgH ₂

Produksjonen av MGH ₂ ved lavere temperaturer ved bruk av nanocrystalline magnesium produsert i kulemøller er også blitt undersøkt .

Det finnes også andre fremstillingsmetoder, men de representerer mer komplekse kjemiske reaksjoner (hydrogenering av magnesium-antracen, idet reaksjonen mellom dietylmagnesium med litium-aluminiumhydrid, og som et produkt av en MGH ₂ kompleks ).

Kjemisk struktur

Dette atomet har en rutilstruktur ved romtemperatur, med en tetragonal krystallinsk struktur. Den har minst fire forskjellige former under høye trykkforhold, og en ikke-støkiometrisk struktur med hydrogenmangel er også observert; sistnevnte forekommer bare i veldig små mengder partikler når den dannes.

Som nevnt ovenfor har bindningene som eksisterer i rutilstrukturen delvis kovalente egenskaper i stedet for å være rent ioniske som andre salthydrider.

Dette gjør at magnesiumatom har en sfærisk form, fullstendig ionisert, men hydridionet har en langstrakt struktur.

Fysiske og kjemiske egenskaper

Fysisk

• Utseende: Hvite krystaller.
• Molmasse: 26.3209 g / mol
• Tetthet: 1,45 g / cm ³
• Smeltepunkt: 285 ° C brytes ned
• Løselighet: I vann brytes den ned.

Denne kjemiske forbindelsen har en molekylvekt på 26.321 g / mol, en tetthet på 1,45 g / cm3 og har et smeltepunkt på 327 ºC.

Kjemisk

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

Det er viktig å påpeke at denne forbindelsen ikke kan bringes til flytende tilstand, og når den bringes til dens smeltepunkt eller føres i vann, brytes den ned. Dette hydridet er uoppløselig i eter.

Det er et sterkt reaktivt og veldig brannfarlig stoff, og det er også pyroforisk, det vil si at det kan antenne spontant i luft. Disse tre forholdene representerer sikkerhetsrisiko som vil bli nevnt i den siste delen av denne artikkelen.

applikasjoner

Hydrogenlagring

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

MgH ₂ + 2H ₂ O → 2H ₂ + Mg (OH) ₂

Videre spaltes dette stoffet ved en temperatur på 287 ° C og et trykk på 1 bar, som følger:

MgH ₂ → Mg + H ₂

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

Hydrogenering og dehydrogenering av en mengde metallisk magnesium foreslås som en måte å transportere mengder av gassformig hydrogen på, slik at det ikke sikrer at det ikke lekker under transporten og representerer en tryggere og mer praktisk måte enn ved bruk av høytrykksbeholdere. .

Hydrogenerings- og dehydrogeneringsreaksjoner

Selv om nedbrytningstemperaturen for magnesiumhydrid representerer en begrensning for dens anvendelse, er det blitt foreslått metoder for å forbedre kinetikken til hydrogenering og dehydrogeneringsreaksjoner. En av disse er med reduksjon av størrelsen på magnesiumpartikkelen ved bruk av kulefreser.

Søle

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

Det anslås at det nevnte slammet vil være dannet av et fint malt hydrid, beskyttet med et beskyttende lag oljer og suspendert i dispergeringsmidler for å sikre at det opprettholder sin konsistens uten tap av materiale, og at det ikke absorberer fuktighet fra omgivelsene.

Dette slammet har fordelen at det kan pumpes gjennom en hvilken som helst vanlig diesel-, bensin- eller vannpumpe, noe som gjør dette forslaget økonomisk så effektivt som effektivt.

Brenselsceller

Magnesiumhydrid kan implementeres i produksjonen av avanserte brenselceller, og også i etableringen av batterier og energilagring.

Transport og energi

I løpet av de siste tiårene har bruken av hydrogen som energikilde blitt vurdert. Innføring av hydrogen som drivstoff krever at man finner sikre og reversible lagringssystemer med høye volumetriske kapasiteter (mengde hydrogen per volumenhet) og gravimetrisk (mengde hydrogen per masseenhet).

alkylering

Alkylering (tilsette CH ₃ R alkyl-grupper ) av organiske forbindelser i et basisk medium, hvor -OH-grupper er til stede ved lave konsentrasjoner og ved temperaturer over smeltepunktet for hydrid.

I dette tilfelle kan hydrogenatomene som er tilstede i den magnesium hydrid (MGH ₂ ), bindes til -OH-gruppene og danner vann. Fritt magnesium kan motta halogenet som ofte følger med alkylmolekylet som er ment å binde seg til hydrokarbonkjeden.

risiko

Reaksjon med vann

Som allerede 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 dens eksoterme reaksjon genererer nok varme til å antenne hydrogengassen som frigjøres i nedbrytningsreaksjonen, noe som fører til en ganske farlig kjedereaksjon.

Det er pyroforisk

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

Innånding i fast tilstand eller kontakt med damper anbefales ikke: stoffet i sin naturlige tilstand og dets nedbrytningsprodukter kan forårsake alvorlige skader eller til og med død.

Det kan generere etsende løsninger i kontakt med vann og dets forurensning. Kontakt med hud og øyne anbefales ikke, og det forårsaker også irritasjon i slimhinnene.

Magnesiumhydrid har ikke vist seg å forårsake kroniske helseeffekter, som kreft, reproduksjonsfeil eller andre fysiske eller mentale konsekvenser, men bruk av verneutstyr anbefales når du håndterer det (spesielt åndedrettsvern eller masker på grunn av dets fin pulverkarakter).

Når du arbeider med dette stoffet, må du holde luftfuktigheten på lave nivåer, slukke alle antennelseskilder og transportere den i trommer eller andre containere.

Arbeid med store konsentrasjoner av dette stoffet bør alltid unngås når det kan unngås, ettersom muligheten for en eksplosjon er betydelig redusert.

Skulle et magnesiumhydridutslipp oppstå, bør arbeidsområdet isoleres og støv samles med et vakuumverktøy. Du bør aldri bruke tørr feiemetoden; øker sjansene for reaksjon med hydriden.

referanser

1. Zumdahl, SS (1998). Encyclopedia Britannica. Hentet 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. Hentet fra greencarcongress.com.
4. Chemicals, C. (nd). Cameo Chemicals. Hentet fra cameochemicals.noaa.gov.
5. Services, NJ (1987). New Jersey Department of Health and Senior Services. Hentet fra nj.gov.