HIDRURĂ DE MAGNEZIU: FORMULA, STRUCTURA ȘI PROPRIETĂȚILE - CHIMIE - 2025

Hidrura de magneziu (MGH ₂ formula moleculară), este un compus chimic care conține un atom de hidrogen în greutate 7,66%, și a găsit în natură sub forma unui solid cristalin alb. Este utilizat în principal pentru prepararea altor substanțe chimice, deși a fost studiat și ca mediu potențial de stocare a hidrogenului.

Aparține familiei de hidruri saline (sau ionice), cele definite de un ion H încărcat negativ. Aceste hidride sunt considerate cele care sunt formate din metale alcaline și metale alcaline de pământ, dar în cazul magneziului (și beriliu) au legături covalente, pe lângă cele ionice care caracterizează această familie de hidruri.

Model de unitate de celule de hidrură de magneziu, MgH2.

Pregătirea și formula

Hidrură de magneziu este format prin hidrogenarea directă a magneziului metalic (Mg) , în condiții de presiune și temperatură înaltă (200 atmosfere, 500 ° C) , cu un MgI ₂ catalizator . Reacția dvs. este echivalentă cu:

Mg + H ₂ → MgH ₂

De asemenea, a fost investigată producția de MgH ₂ la temperaturi mai scăzute cu utilizarea magneziului nanocristalin produs în fabricile cu bile.

Există și alte metode de preparare, dar acestea reprezintă reacții chimice mai complexe (hidrogenarea magneziu-antracen; reacția dintre dietilmagneziu cu hidrură de litiu-aluminiu, și ca produs al unui MgH ₂ complex ).

Structura chimică

Acest atom are o structură rutilă la temperatura camerei, cu o structură cristalină tetragonală. Are cel puțin patru forme diferite în condiții de înaltă presiune și a fost observată și o structură nestoechiometrică cu deficiențe de hidrogen; aceasta din urmă apare numai în cantități foarte mici de particule atunci când este formată.

Așa cum am menționat mai sus, legăturile care există în structura rutilă au proprietăți parțial covalente, mai degrabă decât să fie pur ionice ca și alte hidruri de sare.

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

Proprietati fizice si chimice

Fizic

• Aspect: cristale albe.
• Masa molară: 26.3209 g / mol
• Densitate: 1,45 g / cm ³
• 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 ºC.

Chimic

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

Este important să subliniem că acest compus nu poate fi adus în stare lichidă, iar atunci când este adus la punctul său de topire sau introdus în apă, acesta se descompune. Acest hidru este insolubil în eter.

Este o substanță extrem de reactivă și foarte inflamabilă și este, de asemenea, piroforică, 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 apa pentru a forma gaz hidrogen, prin următoarea reacție chimică:

MgH ₂ + 2H ₂ O → 2H ₂ + Mg (OH) ₂

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

MgH ₂ → Mg + H ₂

Prin urmare, utilizarea hidrurii de magneziu a fost propusă ca mediu de stocare a hidrogenului pentru utilizarea și transportul acesteia.

Hidrogenarea și deshidrogenarea unei cantități de magneziu metalic este propusă ca o modalitate de transport a cantităților de hidrogen gazos, asigurându-se astfel că aceasta nu se scurge în timpul transportului și reprezintă un mod mai sigur și practic decât cu utilizarea vaselor de înaltă presiune. .

Reacții de hidrogenare și dehidrogenare

În ciuda faptului că temperatura de descompunere a hidrurii de magneziu reprezintă o limitare pentru utilizarea sa, s-au propus metode de îmbunătățire a cineticii reacțiilor de hidrogenare și dehidrogenare. Unul dintre acestea este cu reducerea dimensiunii particulelor de magneziu cu utilizarea morilor cu bile.

Noroi

Mai mult, a fost propus un sistem care produce o hidrură de magneziu sub formă de nămol (mai ușor de gestionat și mai sigur decât cel din pulbere sau alte particule solide), care ar fi reacționat cu apă pentru a obține hidrogenul dorit.

Se estimează că noroiul menționat mai sus ar fi format dintr-o hidrură măcinată fin, protejată cu un strat protector de uleiuri și suspendată în agenți de dispersie pentru a se asigura că își păstrează consistența fără pierderi de material și că nu absoarbe umiditatea din mediu.

Acest nămol are avantajul că poate fi pompat prin orice pompă obișnuită diesel, benzină sau apă, ceea ce face ca această propunere să fie economică și eficientă.

Celule de combustibil

Hidrura de magneziu poate fi implementată în producerea de celule avansate de combustibil, precum și în crearea bateriilor și a stocării de energie.

Transport și energie

În ultimele decenii, a fost luată în considerare utilizarea hidrogenului ca sursă de energie. Implementarea hidrogenului ca combustibil necesită găsirea unor sisteme de stocare sigure și reversibile, cu capacități volumetrice mari (cantitate de hidrogen pe unitatea de volum) și gravimetric (cantitatea de hidrogen pe unitatea de masă).

Alchilarea

Alchilarea (adăugare CH ₃ R alchil grupări ) de compuși organici într - un mediu bazic, în cazul în care sunt prezente la concentrații scăzute și la temperaturi peste punctul de topire al hidrurii -OH grupări.

În acest caz, hidrogenii prezenți în hidrura de magneziu (MgH ₂ ), se leagă de grupele -OH, formând apă. Magneziul liber poate primi halogenul care însoțește adesea molecula de alchil care este destinată să se lege cu lanțul de hidrocarburi.

riscuri

Reacția cu apa

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

Acest lucru se întâmplă deoarece reacția sa exotermă generează suficientă căldură pentru a aprinde gazul de hidrogen eliberat în reacția de descompunere, ceea ce duce la o reacție în lanț destul de periculoasă.

Este piroforic

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

Inhalarea în stare solidă sau contactul cu vaporii săi nu este recomandată: substanța în stare naturală și produsele sale de descompunere pot provoca răni 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, provoacă iritații ale mucoaselor.

Hidrura de magneziu nu s-a dovedit a provoca efecte cronice asupra sănătății, cum ar fi cancerul, defectele de reproducere sau alte consecințe fizice sau psihice, însă utilizarea echipamentului de protecție este recomandată atunci când îl manevrați (mai ales respiratori sau măști, datorită caracter fin de pulbere).

Când lucrați cu această substanță, mențineți umiditatea aerului la niveluri scăzute, stingeți toate sursele de aprindere și transportați-o în tamburi sau în alte containere.

Lucrul cu concentrații mari ale acestei substanțe trebuie evitat întotdeauna atunci când poate fi evitat, deoarece posibilitatea unei explozii este semnificativ redusă.

În cazul în care are loc o scurgere de hidrură de magneziu, zona de lucru trebuie izolată și praful colectat cu un instrument de vid. Nu ar trebui să folosiți niciodată metoda de măturare uscată; crește șansele unor reacții cu hidrura.

Referințe

1. Zumdahl, SS (1998). Enciclopedia Britannica. Luat de la britannica.com.
2. Extract. (2005). Baza de date PubChem Open Chemistry. Luate de la pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Hidrogen sigur, L. (2006). Congresul mașinii ecologice. Luate de la greencarcongress.com.
4. Chimice, C. (nd). Cameo Chemicals. Luate din cameochemicals.noaa.gov.
5. Servicii, NJ (1987). Departamentul de sănătate din New Jersey și servicii pentru seniori. Luat de la nj.gov.