MAGNÉZIUM-HIDRID: FORMULA, SZERKEZETE ÉS TULAJDONSÁGAI - KÉMIA - 2025

A magnézium-hidrid (MGH ₂ molekuláris képlet), egy kémiai vegyület, amely egy tömeg hidrogén 7,66%, és a természetben található, mint fehér, kristályos szilárd anyag formájában. Elsősorban más kémiai anyagok előállítására használják, bár azt is megvizsgálták, mint a hidrogén potenciális tárolóközegét.

A sós (vagy ionos) hidridek családjába tartozik, amelyeket negatívan töltött H-ion határoz meg. Ezeket a hidrideket azoknak tekintjük, amelyek alkálifémekből és alkáliföldfémekből képződnek, de a magnézium (és a berillium) esetében kovalens kötések vannak, azon hidónok mellett, amelyek a hidrid ezt a családot jellemzik.

Magnézium-hidrid egységsejt modellje, MgH2.

Készítés és recept

Magnézium-hidrid keresztül van kialakítva a közvetlen hidrogénezését fémes magnézium (Mg) feltételek mellett a magas nyomás és hőmérséklet (200 atmoszféra, 500 ° C) egy Mgl ₂ katalizátort. A reakciód egyenértékű:

Mg + H ₂ → MGH ₂

A termelés MGH ₂ alacsonyabb hőmérsékleten a használata nanokristályos magnézium előállított golyósmalmokban is vizsgálták.

Vannak még más előállítási módszerekkel, de ezek képviselik bonyolultabb kémiai reakció (hidrogénezése magnézium-antracén; közötti reakció dietil-magnéziumot lítium-alumínium-hidridet, és, mint a termék egy MGH ₂ komplex).

Kémiai szerkezet

Ez az atom szobahőmérsékleten rutil szerkezetű, tetragonális kristályszerkezettel. Legalább négy különféle formája van nagynyomású körülmények között, és hidrogénhiányos nem sztöchiometrikus szerkezetet is megfigyelték; ez utóbbi csak nagyon kis részecskéknél fordul elő, amikor képződik.

Mint fentebb említettük, a rutilszerkezetben lévõ kötéseknek részben kovalens tulajdonságai vannak, nem pedig tisztán ionosak, mint más só-hidridek.

Ezáltal a magnézium-atom gömb alakú, teljesen ionizált, de hidrid-ionja hosszúkás szerkezetű.

Fizikai és kémiai tulajdonságok

Fizikai

• Megjelenés: Fehér kristályok.
• Moláris tömeg: 26,3209 g / mol
• Sűrűség: 1,45 g / cm ³
• Olvadáspont: 285 ° C bomlik
• Oldhatóság: Vízben bomlik.

Ennek a kémiai vegyületnek molekulatömege 26,321 g / mol, sűrűsége 1,45 g / cm3, olvadáspontja 327 ° C.

Kémiai

• Prekurzor más vegyi anyagok előállításához.
• Hidrogén tárolása, mint lehetséges energiaforrás.
• Redukálószer szerves szintézisben.

Fontos kiemelni, hogy ezt a vegyületet nem lehet folyékony állapotba hozni, és amikor olvadáspontjára állítja, vagy vízbe viheti, bomlik. Ez a hidrid éterben nem oldódik.

Nagyon reakcióképes és tűzveszélyes anyag, és szintén piroforos, azaz spontán meggyulladhat a levegőben. Ez a három feltétel olyan biztonsági kockázatokat jelent, amelyeket e cikk utolsó részében említünk.

Alkalmazások

Hidrogén tárolás

A magnézium-hidrid vízzel könnyen reagál, hidrogéngázt képezve a következő kémiai reakción keresztül:

MGH ₂ + 2H ₂ O → 2H ₂ + Mg (OH) ₂

Ezenkívül ez az anyag 287 ° C hőmérsékleten és 1 bar nyomáson bomlik az alábbiak szerint:

MGH ₂ → Mg + H ₂

Ezért javasolták a magnézium-hidrid használatát hidrogén tároló közegként annak felhasználására és szállítására.

Egy bizonyos mennyiségű fém-magnézium hidrogénezését és dehidrogénezését javasolják a gáznemű hidrogénmennyiség szállításának egyik módjaként, ezáltal biztosítva, hogy a szállítás során ne szivárogjon, és biztonságosabb és praktikusabb módot képviselnek, mint a nagynyomású edények használatakor..

Hidrogénezési és dehidrogénezési reakciók

Noha a magnézium-hidrid bomlási hőmérséklete korlátozza használatát, módszereket javasoltak a hidrogénezés és a dehidrogénezés reakcióinak kinetikájának javítására. Ezek egyike a magnézium-részecske méretének csökkentése gömbmalmok felhasználásával.

Sár

Ezenkívül olyan rendszert javasoltak, amely iszap formájában magnézium-hidridet állít elő (kezelhetőbb és biztonságosabb, mint a por vagy más szilárd részecskék esetében), amelyet vízzel reagáltatva kap a kívánt hidrogén.

A becslések szerint a fent említett iszapot egy finoman őrölt hidrid képezi, amelyet védő olajréteggel védnek és diszpergálószerekben szuszpendálnak annak biztosítása érdekében, hogy megőrizze állagát anyagvesztés nélkül, és hogy nem szívja fel a környezet páratartalmát.

Ennek az iszapnak az az előnye, hogy bármilyen szokásos dízel-, benzin- vagy vízszivattyún keresztül szivattyúzható, ez a javaslat gazdaságos és hatékony.

Üzemanyagcellák

A magnézium-hidrid alkalmazható korszerű üzemanyagcellák előállításában, valamint az elemek és az energiatárolás létrehozásában.

Közlekedés és energia

Az elmúlt évtizedekben fontolóra vették a hidrogén energiaforrásként való felhasználását. A hidrogén üzemanyagként történő megvalósításához biztonságos és reverzibilis tárolórendszereket kell megtalálni, nagy térfogati kapacitással (hidrogénmennyiség / térfogati egység) és gravimetrikusan (hidrogénmennyiség / tömegegység).

alkilezés

Alkilezés (hozzátéve CH ₃ R alkilcsoport) szerves vegyületek bázikus közegben, ahol a -OH csoport van jelen, kis koncentrációban és hőmérsékleten olvadáspontja feletti a hidrid.

Ebben az esetben a hidrogének bemutatni a magnézium-hidrid (MGH ₂), kötődnek a -OH csoportok, alkotó vízzel. A szabad magnézium megkaphatja azt a halogént, amely gyakran kíséri az alkilmolekulát, amely a szénhidrogénlánchoz kötődik.

kockázatok

Reakció vízzel

Mint már említettük, a magnézium-hidrid olyan anyag, amely nagyon könnyen és hevesen reagál a vízzel, és nagyobb koncentrációban képes felrobbanni.

Ez azért fordul elő, mert exoterm reakciója elegendő hőt termel ahhoz, hogy meggyulladja a bomlási reakcióban felszabaduló hidrogéngázt, ami meglehetősen veszélyes láncreakciót eredményez.

Piroforos

A magnézium-hidrid szintén pirofor, ami azt jelenti, hogy nedves levegő jelenlétében spontán meggyulladhat, magnézium-oxidot és vizet képezve.

A szilárd állapotban történő belégzés vagy a gőzökkel való érintkezés nem javasolt: az anyag természetes állapotában és bomlástermékei súlyos sérüléseket vagy akár halált is okozhatnak.

Korrodáló oldatokat hozhat létre vízzel érintkezve és szennyeződésével. A bőrrel és a szemmel való érintkezés nem ajánlott, és irritációt okoz a nyálkahártyán is.

Nem bizonyított, hogy a magnézium-hidrid okoz krónikus egészségügyi hatásokat, például rákot, reproduktív rendellenességeket vagy más fizikai vagy mentális következményeket, de kezelésekor ajánlott védőeszközöket használni (különösen a légzőkészülékek vagy maszkok miatt) finom por karakter).

Ha ezen anyaggal dolgozik, tartsa alacsony a levegő páratartalmát, oltsa el az összes gyújtóforrást és szállítsa azt dobba vagy más tartályba.

Az anyag nagy koncentrációjával való munkavégzést mindig kerülni kell, amikor ez elkerülhető, mivel a robbanás lehetősége jelentősen csökken.

Ha magnézium-hidrid kiömlött, a munkaterületet el kell különíteni, és a port vákuumszerszámmal össze kell gyűjteni. Soha ne használjon szárazseprő módszert; növeli a hidriddel való reakció néhány esélyét.

Irodalom

1. Zumdahl, SS (1998). Encyclopedia Britannica. A britannica.com oldalról vettük át.
2. Pubchem. (2005). PubChem Nyílt Kémiai Adatbázis. Átvett a pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Safe Hydrogen, L. (2006). Zöld Autó Kongresszus. Készült a greencarcongress.com webhelyről.
4. Chemicals, C. (második). Cameo Chemicals. Átvett a cameochemicals.noaa.gov oldalról.
5. Services, NJ (1987). New Jersey Egészségügyi és Senior Services Department. Átvett az nj.gov-tól.