Hidrura de magneziu: formula, structura și proprietățile chimice

Hidrura de magneziu (MgH2 cu formula moleculară), este un compus chimic cu un conținut în greutate de hidrogen de 7, 66% și găsit în natură ca un solid cristalin alb. Se utilizează în principal pentru a prepara alte substanțe chimice, deși a fost de asemenea studiat ca un potențial mediu de stocare a hidrogenului.

Acesta aparține familiei de hidruri saline (sau ionice), cele definite de un H-ion încărcat negativ. Aceste hidruri sunt considerate acelea care sunt formate din metale alcaline și metale alcalino-pământoase, dar în cazul magneziului (și beriliului) există legături covalente, în plus față de ionii care caracterizează această familie de hidruri.

Pregătirea și formula

Hidrura de magneziu se formează prin hidrogenarea directă a metalului de magneziu (Mg) în condiții de presiune ridicată și temperatură (200 atmosfere, 500 ° C) cu un catalizator Mg2. Reacția sa este echivalentă cu:

Mg + H2 → MgH2

Producția de MgH2 la temperaturi scăzute a fost, de asemenea, investigată prin utilizarea magneziului nanocristalin produs în morile cu bile.

Există și alte metode de preparare, dar ele reprezintă reacții chimice mai complexe (hidrogenarea magneziului-antracen, reacția dintre dietilmagneziu și hidrură de litiu-aluminiu și ca produs al unui complex Mg2).

Structura chimică

Acest atom are o structură de rutil la temperatura camerei, cu o structură cristalină tetragonală. Are cel puțin patru forme diferite în condiții de presiune ridicată și sa observat, de asemenea, o structură nestoichiometrică cu deficiențe de hidrogen; acesta din urmă apare numai în cantități foarte mici de particule atunci când sunt formate.

Așa cum s-a menționat mai sus, legăturile care există în structura rutilă au proprietăți parțial covalente în loc să fie pur ionice, ca și alte hidruri saline.

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

Proprietăți fizice și chimice

fizic

• Aspect: cristale albe.
• Masa moleculară: 26, 3209 g / mol
• Densitate: 1, 45 g / cm3
• Punct 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 ° C

chimic

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

Este important să se precizeze că acest compus nu poate fi adus în stare lichidă și atunci când este transportat sau punctul său de topire sau este introdus în apă, se descompune. Această hidrură este insolubilă în eter.

Este o substanță foarte 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 apă pentru a forma hidrogen gazos, prin următoarea reacție chimică:

MgH2 + 2H20 - 2H2 + Mg (OH) ₂

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

MgH2 → Mg + H2

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

Hidrogenarea și dehidrogenarea unei cantități de magneziu metalic este propusă ca o modalitate de a transporta cantități de hidrogen gazos, asigurând astfel că nu există scurgeri în transportul său și reprezintă un mod mai sigur și mai practic decât prin utilizarea vaselor de înaltă presiune. .

Reacții de hidrogenare și dehidrogenare

Deși temperatura de descompunere a hidrură de magneziu reprezintă un factor limitator pentru utilizarea sa, au fost propuse metode de îmbunătățire a cineticii reacțiilor de hidrogenare și dehidrogenare. Una dintre acestea este reducerea dimensiunii particulei de magneziu cu ajutorul unor mori de bile.

noroi

În plus, a fost propus un sistem care să producă o hidrură de magneziu sub formă de noroi (mai ușor de manevrat și mai sigur decât în ​​pulbere sau alte particule solide), care ar reacționa cu apă pentru a obține hidrogenul dorit.

Se estimează că noroiul numit anterior ar fi format dintr-o hidrură fin măcinată, protejată cu un strat protector de uleiuri și suspendată în agenți de dispersie pentru a se asigura că își menține consistența fără pierderea de material și că nu absoarbe umezeala din mediul înconjurător.

Acest nămol are avantajul că poate fi pompat prin orice pompare comună, benzină sau pompă de apă, făcând această propunere economică la fel de eficientă.

Celule de combustibil

Hidrura de magneziu poate fi implementată în producția de celule de combustie avansate, precum și în crearea bateriilor și a stocării energiei.

Transport și energie

În ultimele decenii, a fost luată în considerare utilizarea hidrogenului ca sursă de energie. Implementarea hidrogenului drept combustibil necesită găsirea unor sisteme de depozitare sigure și reversibile cu capacități volumetrice ridicate (cantitatea de hidrogen per unitate de volum) și gravimetrie (cantitatea de hidrogen per unitate de masă).

alchilare

Alchilarea (adăugați grupări CH3R alchil) a compușilor organici în mediu bazic, în care există prezența grupărilor -OH în concentrații scăzute și temperaturi mai mari decât punctul de topire al hidrurii.

În acest caz, hidrogena prezentă în hidrură de magneziu (MgH2), se leagă la grupările -OH pentru a forma apă. Magneziu liber poate primi halogenul, care însoțește deseori molecula de alchil care se intenționează să se lege la lanțul de hidrocarburi.

riscuri

Reacție cu apă

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

Aceasta se întâmplă deoarece reacția sa exotermă generează suficientă căldură pentru a aprinde gazul hidrogen eliberat în reacția de descompunere, conducând 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.

Nu se recomandă inhalația în stare solidă sau contactul cu vaporii: substanța în stare naturală și produsele sale de descompunere pot provoca vătămări 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, generează iritații în membranele mucoase.

Nu s-a demonstrat că hidrură de magneziu poate genera efecte cronice asupra sănătății, cum ar fi cancerul, defectele reproductive sau alte consecințe fizice sau psihice, dar se recomandă utilizarea echipamentului de protecție atunci când se manipulează (în special măști sau măști) caracter de praf fin).

Când se lucrează cu această substanță, umiditatea aerului trebuie menținută la niveluri scăzute, stingerea tuturor surselor de aprindere și transportul în tobe sau în alte containere pentru recipiente.

Lucrați întotdeauna cu concentrații mari de substanță atunci când aceasta poate fi evitată, deoarece posibilitatea unei explozii scade semnificativ.

Dacă apare o deversare de hidrură de magneziu, zona de lucru trebuie izolată și praful colectat cu un aspirator. Nu trebuie să utilizați niciodată metoda de curățare uscată; crește șansele unei reacții cu hidrură.