Magnesiumhydrid: formel, kemisk struktur och egenskaper

Magnesiumhydrid (MgH2 med molekylformel) är en kemisk förening med en vikthalt i väte av 7, 66% och finns i naturen som ett vitt kristallint fastämne. Det används huvudsakligen för att förbereda andra kemiska ämnen, även om det också har studerats som ett potentiellt lagringsmedium för väte.

Det tillhör familjen saltlösning (eller jonisk) hydrider, de som definieras av en H-ion negativt laddad. Dessa hydrider betraktas som de som bildas av alkalimetaller och jordalkalimetaller, men när det gäller magnesium (och beryllium) har de kovalenta bindningarna, förutom de joner som karakteriserar denna familj av hydrider.

Framställning och formel

Magnesiumhydrid bildas genom direkt hydrogenering av magnesium (Mg) -metall under betingelser med högt tryck och temperatur (200 atmosfär, 500 ° C) med en MgI2-katalysator. Dess reaktion motsvarar:

Mg + H2 → MgH2

Produktionen av MgH2 vid lägre temperaturer har också undersökts med användning av nanokristallint magnesium producerat i kulkvarnar.

Det finns också andra beredningsmetoder, men de representerar mer komplexa kemiska reaktioner (hydrogenering av magnesiumantracen, reaktionen mellan dietylmagnesium med litium-aluminiumhydrid och som en produkt av ett MgH2-komplex).

Kemisk struktur

Denna atom har en struktur av rutil vid rumstemperatur, med en tetragonal kristallin struktur. Den har åtminstone fyra olika former under höga tryckförhållanden, och en icke-stökiometrisk struktur med vätebrister har också observerats; sistnämnda sker endast i mycket små mängder partiklar när de bildas.

Som nämnts ovan har bindningarna som existerar i rutilstrukturen delvis kovalenta egenskaper i stället för att vara rent joniska, som andra saltlösningar.

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

Fysikaliska och kemiska egenskaper

fysiskt

• Utseende: vita kristaller.
• Molmassa: 26, 3209 g / mol
• Densitet: 1, 45 g / cm3
• Smältpunkt: 285 ° C sönderdelas
• Löslighet: I vatten sönderdelas det.

Denna kemiska förening har en molekylvikt av 26, 321 g / mol, en densitet av 1, 45 g / cm3 och har en smältpunkt av 327 ° C.

kemisk

• Föregångare för tillverkning av andra kemiska ämnen.
• Väteförvaring, som en möjlig energikälla.
• Reduktionsmedel i organisk syntes.

Det är viktigt att ange att denna förening inte kan bringas till flytande tillstånd, och när den bärs eller smältpunkten 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 antända spontant i luften. Dessa tre villkor utgör säkerhetsrisker som kommer att nämnas i det sista avsnittet i denna artikel.

tillämpningar

Väteförvaring

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

MgH2 + 2H20 → 2H2 + Mg (OH) ₂

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

MgH2 → Mg + H2

Därför har användningen av magnesiumhydrid som ett väteförvaringsmedium för dess användning och transport föreslagits.

Hydrogeneringen och dehydrogeneringen av en mängd metallmagnesium föreslås som ett sätt att transportera mängder gasformig väte, vilket säkerställer att det inte finns något läckage i transporten och representerar ett säkrare och mer praktiskt sätt än vid användning av högtrycksbehållare. .

Hydrogenerings- och dehydrogeneringsreaktioner

Fastän sönderdelningstemperaturen för magnesiumhydrid representerar en begränsande faktor för dess användning har förfaranden föreslagits för att förbättra kinetiken för hydrerings- och dehydrogeneringsreaktioner. En av dessa är med minskningen av storleken av magnesiumpartikeln med användning av kulkvarnar.

lera

Dessutom har ett system föreslagits som producerar en magnesiumhydrid i form av lera (mer hanterbar och säker än i pulver eller andra fasta partiklar) som skulle reagera med vatten för erhållande av det önskade väte.

Det beräknas att den tidigare nämnda lera skulle formas av en finmalt hydrid, skyddad med ett skyddsskikt av oljor och suspenderat i dispergeringsmedel för att säkerställa att det upprätthåller dess konsistens utan att materialet förloras och att det inte absorberar fukt från omgivningen.

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

Bränsleceller

Magnesiumhydrid kan implementeras vid framställning av avancerade bränsleceller, och även vid skapande av batterier och energilagring.

Transport och energi

Under de senaste årtiondena har användningen av väte som energikälla beaktats. Genomförandet av bränsle som bränsle kräver att man hittar säkra och reversibla lagringssystem med hög volymkapacitet (mängd väte per volymenhet) och gravimetrisk (mängd väte per massa).

alkylering

Alkylering (tillsätt CH3R-alkylgrupper) av organiska föreningar i basmedium, där det finns närvaro av -OH-grupper i låga koncentrationer och temperaturer högre än hydridens smältpunkt.

I detta fall binder de hydrogener som finns närvarande i magnesiumhydridet (MgH2) till -OH-grupperna för att bilda vatten. Fri magnesium kan ta emot halogenet, som ofta följer med alkylmolekylen som är avsedd att binda till kolvätekedjan.

risker

Reaktion med vatten

Som tidigare nämnts är magnesiumhydrid ett ämne som reagerar mycket lätt och våldsamt med vatten och presenterar förmågan att explodera i högre koncentrationer.

Detta beror på att dess exoterma reaktion alstrar tillräckligt med värme för att antända vätgasen som släpptes i sönderdelningsreaktionen, vilket leder till en ganska farlig kedjereaktion.

Det är pyroforiskt

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

Det rekommenderas inte att andas in i fast tillstånd eller kontakta dess ångor: Ämnet i dess naturliga tillstånd och dess sönderdelningsprodukter kan orsaka allvarliga skador eller till och med dödsfallet.

Det kan generera frätande lösningar i kontakt med vatten och förorening av det. Kontakt med huden och ögonen rekommenderas inte och genererar också irritation i slemhinnorna.

Det har inte visats att magnesiumhydrid kan generera kroniska hälsoeffekter, såsom cancer, reproduktionsfel eller andra fysiska eller psykiska konsekvenser, men användning av skyddsutrustning rekommenderas vid hantering av det (särskilt andningsskydd eller masker för dess fint dammkaraktär).

Vid arbete med detta ämne måste luftfuktigheten hållas på låga nivåer, släcka alla antändningskällor och transportera den i trummor eller andra behållarbehållare.

Arbeta alltid med stora koncentrationer av detta ämne när det kan undvikas, eftersom risken för explosion minskar avsevärt.

Om ett spill av magnesiumhydrid uppstår ska arbetsområdet isoleras och dammet uppsamlas med en dammsugare. Du bör aldrig använda den torra sopningsmetoden. ökar chanserna för en reaktion med hydrid.