МАГНЕЗИЕВ ХИДРИД: ФОРМУЛА, СТРУКТУРА И СВОЙСТВА - ХИМИЯ - 2025

В магнезиев хидрид (MGH ₂ молекулна формула) е химично съединение, съдържащо водород тегло 7,66%, и се среща в природата като бяло кристално твърдо вещество. Използва се главно за приготвяне на други химически вещества, въпреки че също е проучен като потенциална среда за съхранение на водород.

Той принадлежи към семейството на физиологични (или йонни) хидриди, тези, дефинирани от отрицателно зареден H-йон. Тези хидриди се считат за такива, които са образувани от алкални метали и алкалоземни метали, но в случая на магнезий (и берилий) те имат ковалентни връзки, в допълнение към тези йонни, които характеризират това семейство хидриди.

Единичен клетъчен модел на магнезиев хидрид, MgH2.

Приготвяне и формула

Магнезиев хидрид се образува чрез директно хидриране на метален магнезий (Mg) при условия на висока температура и налягане (200 атмосфери, 500 ° C) с Mgl, ₂ катализатор. Реакцията ви е еквивалентна на:

Mg + Н ₂ → MGH ₂

Изследвано е и производството на MgH ₂ при по-ниски температури с използването на нанокристален магнезий, произведен в топкови мелници.

Има и други методи за получаване, но те представляват по-сложни химични реакции (хидрогениране на магнезий-антрацен; реакцията между diethylmagnesium с литиево-алуминиев хидрид, и като продукт на MGH ₂ комплекс).

Химическа структура

Този атом има рутилна структура при стайна температура, с тетрагонална кристална структура. Той има най-малко четири различни форми при условия на високо налягане, наблюдавана е и нестехиометрична структура с недостиг на водород; последният се среща само в много малки частици, когато се образува.

Както бе споменато по-горе, връзките, които съществуват в рутиловата структура, имат частично ковалентни свойства, а не са чисто йонни като другите солни хидриди.

Това прави магнезиевия атом да има сферична форма, напълно йонизиран, но неговият хидриден йон има удължена структура.

Физични и химични свойства

физически

• Външен вид: Бели кристали.
• Моларна маса: 26.3209 g / mol
• Плътност: 1,45 g / cm ³
• Точка на топене: 285 ° С се разлага
• Разтворимост: Във вода се разлага.

Това химично съединение има молекулно тегло 26,321 g / mol, плътност 1,45 g / cm3 и точка на топене 327 ºC.

химически

• Предшественик за производството на други химически вещества.
• Съхранение на водород, като възможен източник на енергия.
• Редуциращ агент в органичния синтез.

Важно е да се отбележи, че това съединение не може да бъде доведено до течно състояние и когато се доведе до точката на топене или се въведе във вода, то се разлага. Този хидрид е неразтворим в етер.

Това е силно реактивно и силно запалимо вещество и освен това е пирофорно, тоест може да се възпламени спонтанно във въздуха. Тези три условия представляват рискове за сигурността, които ще бъдат споменати в последния раздел на тази статия.

Приложения

Съхранение на водород

Магнезиевият хидрид лесно реагира с вода, като образува водороден газ, чрез следната химична реакция:

MGH ₂ + 2Н ₂ O → 2Н ₂ + Mg (OH) ₂

Освен това, това вещество се разлага при температура 287 ° C и налягане 1 bar, както следва:

MGH ₂ → Mg + Н ₂

Следователно използването на магнезиев хидрид е предложено като средство за съхранение на водород за неговото използване и транспорт.

Хидрогенирането и дехидрогенирането на количество метален магнезий се предлага като начин за транспортиране на количества газообразен водород, като по този начин се гарантира, че той не изтича по време на транспортирането си и представлява по-безопасен и практичен начин, отколкото при използването на съдове с високо налягане.,

Реакции на хидрогениране и дехидрогениране

Въпреки факта, че температурата на разлагане на магнезиевия хидрид представлява ограничение за неговото използване, са предложени методи за подобряване на кинетиката на реакциите на хидриране и дехидрогениране. Едно от тях е с намаляването на размера на магнезиевите частици с използването на топкови мелници.

кал

Освен това е предложена система, която произвежда магнезиев хидрид под формата на утайка (по-управляема и по-безопасна от тази на прах или други твърди частици), която ще реагира с вода за получаване на желания водород.

Изчислено е, че гореспоменатата кал би била образувана от фино смлян хидрид, защитен със защитен слой масла и суспендиран в диспергиращи агенти, за да се гарантира, че поддържа консистенцията си без загуба на материал и че не абсорбира влажността от околната среда.

Това утайка има предимството, че може да се изпомпва чрез всякаква дизелова, бензинова или водна помпа, което прави това предложение икономично и ефективно.

Горивни клетки

Магнезиевият хидрид може да бъде приложен в производството на модерни горивни клетки, а също и в създаването на батерии и съхранение на енергия.

Транспорт и енергия

През последните десетилетия се разглежда използването на водород като източник на енергия. Прилагането на водорода като гориво изисква намиране на безопасни и обратими системи за съхранение с голям обемни мощности (количество водород на единица обем) и гравиметрични (количество водород на единица маса).

алкилиране

Алкилиране (добавяне СН ₃ R алкилови групи) на органични съединения, в алкална среда, където -ОН групи са налични при ниски концентрации и при температура над точката на топене на хидрид.

В този случай водородите представят в магнезиев хидрид (MGH ₂), се свързват с -ОН групи, образувайки вода. Свободният магнезий може да получи халоген, който често придружава алкиловата молекула, която е предназначена да се свърже с въглеводородната верига.

Рискове

Реакция с вода

Както вече споменахме, магнезиевият хидрид е вещество, което реагира много лесно и бурно с вода, представяйки способността да експлодира в по-високи концентрации.

Това се случва, тъй като екзотермичната му реакция генерира достатъчно топлина, за да възпламени водородния газ, отделен при реакцията на разлагане, което води до доста опасна верижна реакция.

Той е пирофорен

Магнезиевият хидрид също е пирофорен, което означава, че той може да се възпламени спонтанно в присъствието на влажен въздух, образувайки магнезиев оксид и вода.

Не се препоръчва вдишване в твърдо състояние или контакт с изпаренията му: веществото в естествено състояние и продуктите му от разпадане могат да причинят сериозни наранявания или дори смърт.

Той може да генерира разяждащи разтвори при контакт с водата и нейното замърсяване. Контактът с кожата и очите не се препоръчва, а също така предизвиква дразнене на лигавиците.

Не е доказано, че магнезиевият хидрид предизвиква хронични последици за здравето, като рак, репродуктивни дефекти или други физически или психически последици, но се препоръчва използването на защитно оборудване при работа с него (особено респиратори или маски, поради характер на фин прах).

Когато работите с това вещество, поддържайте влажността на въздуха на ниски нива, гасете всички източници на запалване и го транспортирайте в барабани или други контейнери.

Работата с големи концентрации на това вещество винаги трябва да се избягва, когато то може да бъде избегнато, тъй като възможността за експлозия е значително намалена.

Ако се появи разлив на магнезиев хидрид, работната зона трябва да се изолира и прахът да се събира с вакуум инструмент. Никога не трябва да използвате метода на суха почистване; увеличава шансовете за някаква реакция с хидрида.

Препратки

1. Zumdahl, SS (1998). Енциклопедия Британика. Взета от britannica.com.
2. PubChem. (2005 г.). PubChem База отворени химии. Взета от pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Безопасен водород, Л. (2006). Конгрес на Зелената кола. Взета от greencarcongress.com.
4. Chemicals, C. (nd). Cameo Chemicals. Взета от cameochemicals.noaa.gov.
5. Services, NJ (1987). Ню Джърси, Министерство на здравеопазването и старшите услуги. Взета от nj.gov.