MAGNEZIJEV HIDRID: FORMULA, STRUKTURA IN LASTNOSTI - KEMIJA - 2026

Magnezijev hidrid (MGH ₂ molekulsko formulo), je kemična spojina, ki vsebuje utež vodik 7,66%, ter najdemo v naravi kot belo kristalinično trdno snov. Uporablja se predvsem za pripravo drugih kemičnih snovi, čeprav so bile raziskane tudi kot potencialno sredstvo za shranjevanje vodika.

Spada v družino fizioloških (ali ionskih) hidridov, ki jih definira negativno nabit H-ion. Ti hidridi veljajo za tiste, ki nastanejo iz alkalnih kovin in zemeljskoalkalijskih kovin, vendar imajo v primeru magnezija (in berilija) kovalentne vezi poleg tistih ionskih, ki označujejo to družino hidridov.

Model celičnega magnezijevega hidrida, MgH2.

Priprava in formula

Magnezijev hidrid tvorjen z neposrednim hidrogeniranjem kovinskega magnezija (Mg) v pogojih visokega tlaka in temperature (200 atmosfere, 500 ° C), z MGI ₂ katalizatorja . Vaša reakcija je enakovredna:

Mg + H ₂ → MGH ₂

Prav tako je bila raziskana proizvodnja MgH ₂ pri nižjih temperaturah z uporabo nanokristalnega magnezija, proizvedenega v krogelnih mlinih.

Obstajajo tudi drugi načini priprave, vendar pa predstavljajo bolj kompleksnih kemičnih reakcij (hidrogeniranjem magnezijevega-antracen; reakcijo med diethylmagnesium z litij-aluminijevim hidridom, in kot produkt MGH ₂ kompleks ).

Kemična zgradba

Ta atom ima rutilno strukturo pri sobni temperaturi s tetragonalno kristalno strukturo. V pogojih visokega tlaka ima najmanj štiri različne oblike, opazili pa smo tudi nestehiometrično strukturo s pomanjkanjem vodika; slednji se pojavi le v zelo majhnih količinah delcev, ko se tvorijo.

Kot že omenjeno, imajo vezi v rutilni strukturi delno kovalentne lastnosti in ne zgolj ionske kot drugi hidridi soli.

Zaradi tega ima atom magnezija sferično obliko, popolnoma ionizirano, vendar ima njen hidridni ion podolgovato strukturo.

Fizikalne in kemijske lastnosti

Fizično

• Videz: Beli kristali.
• Molarna masa: 26.3209 g / mol
• Gostota: 1,45 g / cm ³
• Tališče: 285 ° C razpade
• Topnost: V vodi razpade.

Ta kemična spojina ima molekulsko maso 26,321 g / mol, gostoto 1,45 g / cm3 in tališče 327 ºC.

Kemična

• Predhodnik za proizvodnjo drugih kemičnih snovi.
• Shranjevanje vodika kot možnega vira energije.
• Redukcijsko sredstvo v organski sintezi.

Pomembno je poudariti, da te spojine ni mogoče spraviti v tekoče stanje, in ko jo pripeljemo do tališča ali vnesemo v vodo, se razgradi. Ta hidrid je v etru netopen.

Je zelo reaktivna in lahko vnetljiva snov, poleg tega pa je tudi piroforna, torej se lahko spontano vname v zraku. Ti trije pogoji predstavljajo varnostna tveganja, ki jih bomo omenili v zadnjem delu tega članka.

Prijave

Skladiščenje vodika

Magnezijev hidrid zlahka reagira z vodo in tvori vodikov plin z naslednjo kemijsko reakcijo:

MGH ₂ + 2H ₂ O → 2H ₂ + Mg (OH) ₂

Poleg tega se ta snov razkroji pri temperaturi 287 ° C in tlaku 1 bara, kot sledi:

MGH ₂ → Mg + H ₂

Zato je bila uporaba magnezijevega hidrida predlagana kot medij za shranjevanje vodika za njegovo uporabo in transport.

Hidrogeniranje in dehidriranje količine kovinskega magnezija se predlaga kot način prevoza količin plinastega vodika, s čimer se zagotovi, da med transportom ne pušča in predstavlja varnejši in praktičnejši način kot pri uporabi visokotlačnih posod. .

Reakcije hidrogeniranja in dehidriranja

Kljub temu, da temperatura razpadanja magnezijevega hidrida predstavlja omejitev za njegovo uporabo, so bile predlagane metode za izboljšanje kinetike reakcij hidrogeniranja in dehidrogenacije. Ena od teh je z zmanjšanjem velikosti magnezijevih delcev z uporabo krogelnih mlinčkov.

Blato

Poleg tega je bil predlagan sistem, ki ustvarja magnezijev hidrid v obliki blata (bolj obvladljiv in varnejši od tistega v prahu ali drugih trdnih delcih), ki bi reagiral z vodo, da bi dobili želeni vodik.

Ocenjuje se, da bi prej omenjeno blato tvorilo fino zmlet hidrid, zaščiten z zaščitno plastjo olj in suspendiran v razpršilnih sredstvih, da se ohrani konsistenca brez izgube materiala in da ne absorbira vlage iz okolja.

Prednost tega blata je v tem, da ga je mogoče črpati s pomočjo katere koli običajne dizelske, bencinske ali vodne črpalke, zaradi česar je ta predlog tako ekonomičen kot učinkovit.

Gorivne celice

Magnezijev hidrid lahko uporabimo pri proizvodnji naprednih gorivnih celic, pa tudi pri ustvarjanju baterij in shranjevanju energije.

Transport in energija

V zadnjih desetletjih je bila obravnavana uporaba vodika kot vira energije. Uvedba vodika kot goriva zahteva iskanje varnih in reverzibilnih sistemov za shranjevanje z veliko prostorninsko zmogljivostjo (količina vodika na enoto prostornine) in gravimetričnimi (količina vodika na enoto mase).

Alkilacija

Alkilacija (dodajanje CH ₃ R alkilni skupini ) organskih spojin v bazičnem mediju, v katerem so prisotne pri nizkih koncentracijah in pri temperaturah nad tališčem hidrida -OH skupinami.

V tem primeru so vodiki prisoten v magnezijev hidrid (MGH ₂ ), vežejo na -OH skupinami, ki tvorijo z vodo. Prosti magnezij lahko prejme halogen, ki pogosto spremlja alkilno molekulo, ki naj bi se vezal na ogljikovodikovo verigo.

Tveganja

Reakcija z vodo

Kot smo že omenili, je magnezijev hidrid snov, ki zelo enostavno in silovito reagira z vodo, kar kaže na sposobnost eksplozije v višjih koncentracijah.

Do tega pride, ker njegova eksotermična reakcija ustvari dovolj toplote, da lahko vžge vodikov plin, sproščen v reakciji razgradnje, kar vodi v precej nevarno verižno reakcijo.

Je piroforna

Magnezijev hidrid je tudi pirofor, kar pomeni, da se lahko spontano vname v prisotnosti vlažnega zraka, pri čemer nastane magnezijev oksid in voda.

Vdihavanje v trdnem stanju ali stik s hlapi ni priporočljivo: snov v naravnem stanju in razkrojni produkti lahko povzročijo resne poškodbe ali celo smrt.

V stiku z vodo in onesnaženjem lahko tvori jedke raztopine. Stik s kožo in očmi ni priporočljiv, prav tako povzroča draženje sluznice.

Za magnezijev hidrid ni dokazano, da povzroča kronične zdravstvene učinke, kot so rak, reproduktivne okvare ali druge telesne ali duševne posledice, vendar je pri ravnanju z njim (zlasti respiratorji ali maske, zaradi njegove uporabe priporočljiva uporaba zaščitne opreme). lik finega prahu).

Ko delate s to snovjo, ohranjajte vlažnost zraka na nizki ravni, ugasnite vse vire vžiga in jo prenesite v sodih ali drugih posodah.

Vedno se je treba izogibati delu z velikimi koncentracijami te snovi, kadar se ji lahko izognemo, saj je možnost eksplozije znatno zmanjšana.

Če pride do razlitja magnezijevega hidrida, je treba delovno površino izolirati in prah zbrati s sesalnim orodjem. Nikoli ne smete uporabljati metode suhega pometanja; povečuje možnosti za nekaj reakcije s hidridom.

Reference

1. Zumdahl, SS (1998). Enciklopedija Britannica. Vzeti z britannica.com.
2. PubChem. (2005). PubChem Odprta baza kemije. Vzeto iz pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Varen vodik, L. (2006). Kongres zelenih avtomobilov. Vzeti z greencarcongress.com.
4. Kemikalije, C. (drugo). Cameo Chemicals. Vzeti iz cameochemicals.noaa.gov.
5. Službe, NJ (1987). Oddelek za zdravje in storitve starejših v New Jerseyju. Vzeto iz nj.gov.