Magnesiumhydride-formule, chemische structuur en eigenschappen

de magnesiumhydride (MGH₂ van moleculaire formule), is een chemische verbinding met een gewichtsgehalte aan waterstof van 7,66%, en wordt in de natuur gevonden als een witte kristallijne vaste stof. Het wordt hoofdzakelijk gebruikt om andere chemische stoffen te bereiden, hoewel het ook is bestudeerd als een potentieel opslagmedium voor waterstof.

Het behoort tot de familie (of ionen) zout hydriden, die gedefinieerd zijn door negatief geladen H- ionen. Deze hydriden worden beschouwd die gevormd uit alkalimetalen en aardalkalimetalen, maar in het geval van magnesium (en beryllium) zijn covalente bindingen, ionische naast de beperkingen die deze familie hydriden karakteriseren.

index

• 1 Voorbereiding en formule
• 2 Chemische structuur
• 3 Fysische en chemische eigenschappen
  • 3.1 Fysiek
  • 3.2 Chemicaliën
• 4 Gebruik
  • 4.1 Opslag van waterstof
  • 4.2 Reacties van hydrogenering en dehydrogenering
  • 4.3 Modder
  • 4.4 Brandstofcellen
  • 4.5 Transport en energie
  • 4.6 Alkylatie
• 5 Risico's
  • 5.1 Reactie met water
  • 5.2 Het is pyrofoor
• 6 Referenties

Voorbereiding en formule

Magnesium hydride wordt gevormd door de directe hydrogenering van magnesium (Mg) metaal onder hoge druk en temperatuur (200 atm, 500 ° C) met een katalysator MgI₂. De reactie is gelijk aan:

Mg + H₂→ MgH₂

De productie van MgH is ook onderzocht₂ bij lagere temperaturen met behulp van nanokristallijn magnesium geproduceerd in kogelmolens.

Er zijn ook andere bereidingswijzen, maar vertegenwoordigen complexere chemische reacties (hydrogenering van magnesium-antraceen diëthylmagnesium de reactie tussen hydride lithiumaluminiumhydride, en als een product van een complex MGH₂).

Chemische structuur

Dit atoom heeft een structuur van rutiel bij kamertemperatuur, met een tetragonale kristallijne structuur. Het heeft ten minste vier verschillende vormen onder hoge drukomstandigheden, en een niet-stoichiometrische structuur met waterstofdeficiënties is ook waargenomen; de laatste komt alleen voor in zeer kleine hoeveelheden deeltjes wanneer ze worden gevormd.

Zoals hierboven vermeld, hebben de bindingen die bestaan ​​in de rutielstructuur gedeeltelijk covalente eigenschappen in plaats van zuiver ionisch te zijn, zoals andere zouthydriden.

Hierdoor heeft het magnesiumatoom een ​​bolvormige vorm, volledig geïoniseerd, maar het hydride-ion heeft een langwerpige structuur.

Fysische en chemische eigenschappen

fysiek

• Uiterlijk: witte kristallen.
• Molmassa: 26,3209 g / mol
• Dichtheid: 1,45 g / cm³
• Smeltpunt: 285 ° C ontbindt
• Oplosbaarheid: in water ontleedt.

Deze chemische verbinding heeft een molecuulgewicht van 26,321 g / mol, een dichtheid van 1,45 g / cm3 en heeft een smeltpunt van 327 ° C.

chemisch

• Voorloper voor de vervaardiging van andere chemische stoffen.
• Waterstofopslag, als een mogelijke bron van energie.
• Reductiemiddel in organische synthese.

Het is belangrijk om aan te geven dat deze verbinding niet in vloeibare toestand kan worden gebracht, en wanneer het wordt gedragen of het smeltpunt ervan of wordt ingebracht in water, het ontleedt. Dit hydride is onoplosbaar in ether.

Het is een zeer reactieve en licht ontvlambare stof en is ook pyrofoor, dat wil zeggen dat het spontaan in de lucht kan ontbranden. Deze drie voorwaarden vormen beveiligingsrisico's die in de laatste sectie van dit artikel worden genoemd. 

toepassingen

Opslag van waterstof

Magnesiumhydride reageert gemakkelijk met water om waterstofgas te vormen, via de volgende chemische reactie:

mgh₂+2H₂O → 2H₂+Mg (OH)₂

Bovendien ontleedt deze stof bij de temperatuur van 287 ° C en een druk van 1 bar als volgt:

mgh₂→ Mg + H₂

Daarom is het gebruik van magnesiumhydride als een opslagmedium voor waterstof voor het gebruik en transport ervan voorgesteld.

De hydrogenering en dehydrogenering van een hoeveelheid metaalmagnesium wordt voorgesteld als een manier om hoeveelheden gasvormig waterstof te transporteren, waardoor wordt gewaarborgd dat het transport niet lekt en het veiliger en praktischer is dan bij gebruik van hogedrukvaten..

Hydrogenering en dehydrogenatiereacties

Hoewel de ontledingstemperatuur van het magnesium hydride beperking gebruikt, zijn ze voorgesteld methoden om de kinetiek van de hydrogenering en dehydrogenering reacties. Een daarvan is met de vermindering van de grootte van het magnesiumdeeltje met het gebruik van kogelmolens. 

modder

Het heeft ook geleid tot een systeem produceren magnesiumhydride als slib (handelbaarder en ervoor dat poeder of andere vaste deeltjes) die zouden reageren met water tot de gewenste waterstof verkrijgen.

Geschat wordt dat het hierboven genoemde slib zou bestaan ​​uit een fijngemalen hydride, beschermd met een beschermende laag van oliën en gesuspendeerd in dispergeermiddelen opdat handhaaft consistentie zonder materiaalverlies en die geen vocht absorbeert.

Dit slib heeft als voordeel dat het door elke gewone diesel-, benzine- of waterpomp kan worden gepompt, waardoor dit economische voorstel zowel efficiënt als.

Brandstofcellen

Magnesiumhydride kan worden toegepast bij de productie van geavanceerde brandstofcellen en ook bij het creëren van batterijen en energieopslag. 

Vervoer en energie

Gedurende de laatste decennia is het gebruik van waterstof als energiebron overwogen. De implantatie van waterstof als brandstof vereist het vinden van veilige en omkeerbare opslagsystemen en met hoge volumetrische capaciteiten (hoeveelheid waterstof per volume-eenheid) en gravimetrisch (hoeveelheid waterstof per massa-eenheid)..

alkylering

Alkylatie (CH-alkylgroepen toevoegen₃R) van organische verbindingen in basisch medium, waar aanwezigheid van -OH-groepen bij lage concentraties en temperaturen hoger dan het smeltpunt van de hydride is.

In dit geval zijn de waterstofatomen aanwezig in magnesiumhydride (MgH₂), voeg je bij de -OH-groepen die water vormen. Gratis magnesium kan het halogeen ontvangen dat vaak het alkylmolecuul vergezelt dat bedoeld is om aan de koolwaterstofketen te binden.

risico's

Reactie met water

Zoals reeds vermeld, is magnesiumhydride een stof die zeer gemakkelijk en heftig reageert met water, waardoor het vermogen om te exploderen bij hogere concentraties kan worden aangetoond..

Dit gebeurt omdat de exotherme reaktie voldoende warmte genereert om ontsteking waterstofgas vrijkomt in de ontledingsreactie, wat leidt tot een nogal gevaarlijke kettingreactie.

Het is pyrofoor

Magnesiumhydride pyrofoor, waardoor kan spontaan ontbranden in aanwezigheid van vochtige lucht en magnesiumoxide en water.

Niet aanbevolen solid state inademing of contact met de dampen: van nature voorkomende stof en de afbraakproducten kan ernstig letsel of zelfs de dood tot gevolg.

Het kan corrosieve oplossingen in contact met water en vervuiling ervan genereren. Contact met de huid en de ogen wordt niet aanbevolen en veroorzaakt ook irritatie van de slijmvliezen.

Het is niet aangetoond dat magnesium hydride kan genereren chronische gezondheidseffecten zoals kanker, reproductieve afwijkingen of andere fysieke of psychische gevolgen, maar het gebruik van beschermende apparaat vereist bij het hanteren (vooral respirators of maskers voor hun fijn stofkarakter).

Bij het werken met deze stof moet de luchtvochtigheid op een laag niveau worden gehouden, alle ontstekingsbronnen worden gedoofd en in vaten of andere containers worden vervoerd..

U moet altijd vermijden om met grote concentraties van deze stof te werken wanneer dit kan worden vermeden, aangezien de kans op een explosie aanzienlijk afneemt.

Als er een lekkage magnesiumhydride optreedt, moet het werkgebied worden geïsoleerd en het stof worden opgevangen met een stofzuiger. Gebruik de droge veegmethode nooit; verhoogt de kansen op een reactie met hydride. 

referenties

1. Zumdahl, S. S. (1998). Encyclopedie Britannica. Gemaakt van britannica.com.
2. PubChem. (2005). PubChem Open Chemistry-database. Afkomstig van pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Safe Hydrogen, L. (2006). Green Car Congress. Genomen van greencarcongress.com.
4. Chemicals, C. (n.d.). Cameo Chemicals. Gemaakt van cameochemicals.noaa.gov.
5. Services, N.J. (1987). New Jersey Department of Health and Senior Services. Genomen van nj.gov.