Formula hidrida magnesium, struktur kimia dan sifat



The hidrida magnesium (MgH2 daripada rumus molekul), adalah sebatian kimia dengan kandungan dalam berat hidrogen sebanyak 7.66%, dan didapati secara semula jadi sebagai pepejal kristal putih. Ia digunakan terutamanya untuk menyediakan bahan kimia lain, walaupun ia juga telah dipelajari sebagai medium penyimpanan yang berpotensi untuk hidrogen.

Ia tergolong dalam hidrida garam keluarga (atau ion), yang ditakrifkan oleh ion H- bercas negatif. Ini hidrida adalah dianggap yang dibentuk daripada logam alkali dan logam alkali bumi, tetapi dalam hal magnesium (dan berilium) mempunyai ikatan kovalen, tambahan ionik kepada orang-orang yang mencirikan ini hidrida keluarga.

Indeks

  • 1 Penyediaan dan formula
  • 2 Struktur kimia
  • 3 Sifat fizikal dan kimia
    • 3.1 Fizikal
    • 3.2 Bahan kimia
  • 4 Kegunaan
    • 4.1 penyimpanan hidrogen
    • 4.2 Reaksi hidrogenasi dan dehidrogenasi
    • 4.3 Lumpur
    • 4.4 Sel bahan api
    • 4.5 Pengangkutan dan tenaga
    • 4.6 Alkilasi
  • 5 Risiko
    • 5.1 Reaksi dengan air
    • 5.2 Ia adalah pyrophoric
  • 6 Rujukan

Penyediaan dan formula

Magnesium hydride dibentuk melalui hidrogenasi langsung logam magnesium (Mg) di bawah keadaan tekanan tinggi dan suhu (200 atmosfera, 500 ºC) dengan pemangkin MgI2. Reaksinya bersamaan dengan:

Mg + H2→ MgH2

Pengeluaran MgH juga telah disiasat2 pada suhu yang lebih rendah dengan penggunaan magnesium nanocrystalline yang dihasilkan di kilang-kilang bola.

Terdapat juga kaedah penyediaan lain, tetapi ia mewakili reaksi kimia yang lebih kompleks (hidrogenasi magnesium-anthracene, reaksi antara diethylmagnesium dengan litium-aluminium hidrida, dan sebagai produk daripada kompleks MgH2).

Struktur kimia

Atom ini mempunyai struktur rutil pada suhu bilik, dengan struktur kristal tetragonal. Ia mempunyai sekurang-kurangnya empat bentuk yang berbeza di bawah keadaan tekanan tinggi, dan struktur bukan stoikiometrik dengan kekurangan hidrogen juga telah diperhatikan; yang terakhir hanya berlaku dalam jumlah zarah yang sangat kecil apabila dibentuk.

Seperti yang disebutkan di atas, bon yang wujud dalam struktur rutil mempunyai sifat kovalen sebahagiannya daripada menjadi ionik semata-mata, seperti hidrida salin lain.

Ini menyebabkan atom magnesium mempunyai bentuk bulat, sama sekali terionisasi, tetapi ion hidridanya mempunyai struktur yang memanjang.

Sifat fizikal dan kimia

Fizikal

  • Rupa: Kristal putih.
  • Jisim molar: 26.3209 g / mol
  • Ketumpatan: 1.45 g / cm3
  • Titik lebur: 285 ° C terurai
  • Kelarutan: Dalam air terurai.

Senyawa kimia ini mempunyai berat molekul 26,321 g / mol, kepadatan 1.45 g / cm3 dan mempunyai titik lebur sebanyak 327 ° C.

Bahan kimia

  • Prekursor untuk pembuatan bahan kimia lain.
  • Penyimpanan hidrogen, sebagai sumber tenaga yang mungkin.
  • Mengurangkan agen dalam sintesis organik.

Adalah penting untuk menunjukkan bahawa sebatian ini tidak boleh dibawa ke keadaan cair, dan apabila ia dibawa atau titik leburnya atau diperkenalkan ke dalam air, ia terurai. Hidrida ini tidak larut dalam eter.

Ia adalah bahan yang sangat reaktif dan sangat mudah terbakar, dan juga pyrophoric, iaitu, ia boleh menyala secara spontan di udara. Ketiga syarat ini mewakili risiko keselamatan yang akan disebutkan di bahagian terakhir artikel ini. 

Kegunaan

Penyimpanan hidrogen

Magnesium hydride bertindak balas dengan mudah dengan air untuk membentuk gas hidrogen, melalui tindak balas kimia berikut:

MgH2+2H2O → 2H2+Mg (OH)2

Di samping itu, bahan ini terurai pada suhu 287 ° C dan tekanan 1 bar, seperti berikut:

MgH2→ Mg + H2

Oleh itu, penggunaan hidrida magnesium sebagai medium penyimpanan hidrogen untuk kegunaan dan pengangkutannya telah dicadangkan.

penghidrogenan dan nyahhidrogenan sejumlah magnesium logam sebagai satu cara untuk mengangkut kuantiti gas hidrogen timbul, memastikan tiada kebocoran mengenainya dalam pengangkutan dan mewakili cara yang lebih selamat dan lebih mudah daripada dengan menggunakan kapal-kapal tekanan tinggi.

Reaksi hidrogenasi dan dehidrogenasi

Walaupun suhu penguraian hidrida magnesium mewakili faktor pembatas untuk kegunaannya, kaedah telah dicadangkan untuk meningkatkan kinetika penghidrogenan dan tindak balas dehidrogenasi. Salah satu daripada ini adalah dengan pengurangan saiz zarah magnesium dengan penggunaan kilang bola. 

Lumpur

Ia juga telah menimbulkan sistem menghasilkan magnesium hidrida sebagai enapcemar (lebih terkawal dan memastikan bahawa serbuk atau zarah pepejal lain) yang akan bertindak balas dengan air untuk mendapatkan hidrogen yang dikehendaki.

Dianggarkan bernama enapcemar di atas akan terdiri daripada hidrida halus gilingan, dilindungi dengan lapisan perlindungan minyak dan digantung dalam menyuraikan ejen untuk memastikan bahawa mengekalkan konsisten tanpa kehilangan material, dan yang tidak menyerap kelembapan.

Enapcemar ini mempunyai kelebihan yang boleh dipam melalui sebarang diesel biasa, petrol atau pam air, menjadikan cadangan ekonomi ini juga cekap.

Sel bahan api

Magnesium hydride boleh dilaksanakan dalam pengeluaran sel bahan bakar canggih, dan juga dalam penciptaan bateri dan storan tenaga. 

Pengangkutan dan tenaga

Dalam dekad yang lalu, penggunaan hidrogen sebagai sumber tenaga telah dipertimbangkan. Implantasi hidrogen sebagai bahan bakar, memerlukan mencari sistem simpanan yang selamat dan boleh balik dan dengan kapasiti volumetrik yang tinggi (jumlah jumlah hidrogen per unit) dan gravimetri (jumlah hidrogen per unit jisim).

Alkilasi

Alkilasi (tambah kumpulan alkil CH3R) sebatian organik dalam medium asas, di mana ada kehadiran kumpulan -OH pada kepekatan rendah dan suhu lebih tinggi daripada titik lebur hidrida.

Dalam kes ini, hidrogen terdapat dalam magnesium hydride (MgH2), menyertai kumpulan -OH yang membentuk air. Magnesium bebas boleh menerima halogen yang sering mengiringi molekul alkil yang bertujuan untuk mengikat kepada rantaian hidrokarbon.

Risiko

Reaksi dengan air

Seperti yang telah disebutkan, hidrida magnesium adalah bahan yang bertindak balas dengan sangat mudah dan ganas dengan air, yang menyampaikan keupayaan meletup pada kepekatan tinggi.

Ini berlaku kerana reaksi eksotermiknya menghasilkan haba yang mencukupi untuk menyalakan gas hidrogen yang dikeluarkan dalam tindak balas penguraian, yang membawa kepada tindak balas rantai yang agak berbahaya..

Ia adalah pyrophoric

Magnesium hydride juga pyrophoric, yang bermaksud ia boleh menyala secara spontan dengan kehadiran udara lembap, dan membentuk magnesium oksida dan air.

Penyedutannya tidak disyorkan dalam keadaan pepejal atau bersentuhan dengan wapnya: bahan dalam keadaan semulajadi dan produk penguraiannya boleh menyebabkan kecederaan serius atau kematian.

Ia boleh menghasilkan penyelesaian menghakis bersentuhan dengan air dan pencemarannya. Hubungi dengan kulit dan mata tidak disyorkan, dan juga menjejaskan keradangan dalam membran mukus.

Ia tidak menunjukkan bahawa magnesium hidrida boleh menjana kesan kesihatan kronik seperti kanser, kecacatan pembiakan atau akibat fizikal atau mental yang lain, tetapi penggunaan peralatan perlindungan adalah disyorkan apabila mengendalikan (terutamanya pernafasan atau topeng, untuk mereka watak serbuk halus).

Apabila bekerja dengan bahan ini, kelembapan udara mesti disimpan pada tahap yang rendah, memadamkan semua sumber pencucuhan dan mengangkutnya dalam gendang atau bekas kontena yang lain..

Anda harus selalu mengelakkan bekerja dengan konsentrasi besar bahan ini apabila dapat dielakkan, karena kemungkinan letupan berkurang secara signifikan.

Sekiranya tumpahan hidrida magnesium berlaku, kawasan kerja harus diasingkan dan debu dikumpulkan dengan pembersih vakum. Anda tidak boleh menggunakan kaedah menyapu kering; meningkatkan peluang reaksi dengan hidrida. 

Rujukan

  1. Zumdahl, S. S. (1998). Encyclopedia Britannica. Diambil dari britannica.com.
  2. PubChem. (2005). Pangkalan Data Kimia Terbuka PubChem. Diambil dari pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  3. Hidrogen selamat, L. (2006). Kongres Kereta Hijau. Diambil dari greencarcongress.com.
  4. Bahan kimia, C. (n.d.). Cameo Chemicals. Diambil dari cameochemicals.noaa.gov.
  5. Perkhidmatan, N. J. (1987). Jabatan Kesihatan dan Perkhidmatan Senior New Jersey. Diambil dari nj.gov.