ГИДРИД МАГНИЯ: ФОРМУЛА, СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА - ХИМИЯ - 2025

Гидрида магния (MgH ₂ Молекулярная формула), представляет собой химическое соединение , содержащее весом водорода 7,66%, а в природе в виде белого кристаллического твердого вещества. Он используется в основном для приготовления других химических веществ, хотя он также был изучен как потенциальная среда для хранения водорода.

Он принадлежит к семейству солевых (или ионных) гидридов, определяемых отрицательно заряженным H-ионом. Эти гидриды считаются теми, которые образованы из щелочных и щелочноземельных металлов, но в случае магния (и бериллия) они имеют ковалентные связи в дополнение к ионным связям, которые характеризуют это семейство гидридов.

Модель элементарной ячейки гидрида магния, MgH2.

Приготовление и формула

Гидрид магния образуется путем прямого гидрирования металлического магния (Mg) в условиях высокого давления и температуры (200 атмосфер, 500 ° C) с катализатором MgI ₂ . Ваша реакция эквивалентна:

Mg + H ₂ → MgH ₂

Также было исследовано производство MgH ₂ при более низких температурах с использованием нанокристаллического магния, полученного в шаровых мельницах.

Существуют также другие методы получения, но они представляют собой более сложные химические реакции (гидрирование магния и антрацена; реакция между диэтилмагнием с литий-алюминиевым гидридом; и как продукт комплекса MgH ₂ ).

Химическая структура

Этот атом имеет структуру рутила при комнатной температуре с тетрагональной кристаллической структурой. Он имеет по крайней мере четыре различных формы в условиях высокого давления, а также наблюдается нестехиометрическая структура с дефицитом водорода; последний появляется только в очень небольших количествах частиц, когда он образуется.

Как упоминалось выше, связи, которые существуют в структуре рутила, имеют частично ковалентные свойства, а не являются чисто ионными, как другие гидриды солей.

Это делает атом магния полностью ионизированным сферической формой, но его гидрид-ион имеет удлиненную структуру.

Физические и химические свойства

физический

• Внешний вид: белые кристаллы.
• Молярная масса: 26,3209 г / моль
• Плотность: 1,45 г / см ³
• Точка плавления: 285 ° C разлагается
• Растворимость: в воде разлагается.

Это химическое соединение имеет молекулярную массу 26,321 г / моль, плотность 1,45 г / см3 и температуру плавления 327 ºC.

химикат

• Прекурсор для производства других химических веществ.
• Хранение водорода, как возможный источник энергии.
• Восстановитель в органическом синтезе.

Важно отметить, что это соединение нельзя перевести в жидкое состояние, и когда его доводят до точки плавления или вводят в воду, оно разлагается. Этот гидрид не растворим в эфире.

Это очень реактивное и легковоспламеняющееся вещество, которое также является пирофорным, то есть может самовоспламеняться на воздухе. Эти три условия представляют собой риски безопасности, которые будут упомянуты в последнем разделе этой статьи.

Приложения

Хранение водорода

Гидрид магния легко реагирует с водой с образованием газообразного водорода в результате следующей химической реакции:

MgH ₂ + 2H ₂ O → 2H ₂ + Mg (ОН) ₂

Кроме того, это вещество разлагается при температуре 287 ° C и давлении 1 бар следующим образом:

MgH ₂ → Mg + H ₂

Поэтому было предложено использовать гидрид магния в качестве среды для хранения водорода при его использовании и транспортировке.

Гидрогенизация и дегидрирование некоторого количества металлического магния предлагается в качестве способа транспортировки количества газообразного водорода, что гарантирует отсутствие утечки во время транспортировки и представляет собой более безопасный и практичный способ, чем при использовании сосудов высокого давления. ,

Реакции гидрирования и дегидрирования

Несмотря на то, что температура разложения гидрида магния представляет собой ограничение для его использования, были предложены способы улучшения кинетики реакций гидрирования и дегидрирования. Один из них - уменьшение размера частиц магния с помощью шаровых мельниц.

грязевой

Кроме того, была предложена система, которая производит гидрид магния в виде осадка (более управляемого и безопасного, чем в порошке или других твердых частицах), который реагирует с водой для получения желаемого водорода.

Подсчитано, что вышеупомянутый ил будет образован тонкоизмельченным гидридом, защищенным защитным слоем масел и взвешенным в диспергирующих агентах, чтобы гарантировать, что он сохраняет свою консистенцию без потери материала и что он не поглощает влагу из окружающей среды.

Преимущество этого шлама в том, что его можно перекачивать через любой обычный дизельный, бензиновый или водяной насос, что делает это предложение экономичным и эффективным.

Топливные элементы

Гидрид магния может быть использован при производстве современных топливных элементов, а также при создании аккумуляторов и накопителей энергии.

Транспорт и энергетика

В течение последних десятилетий рассматривалось использование водорода в качестве источника энергии. Использование водорода в качестве топлива требует поиска безопасных и обратимых систем хранения с высокой объемной емкостью (количество водорода на единицу объема) и гравиметрическими (количество водорода на единицу массы).

Алкилирование

Алкилирование (добавление CH ₃ R алкильных групп ) органических соединений в основной среде, где -OH группы присутствуют в низких концентрациях и при температурах выше точки плавления гидрида.

В этом случае атомы водорода, присутствующие в гидриде магния (MgH ₂ ), связываются с группами -ОН, образуя воду. Свободный магний может получать галоген, который часто сопровождает молекулу алкила, предназначенную для связывания с углеводородной цепью.

риски

Реакция с водой

Как уже упоминалось, гидрид магния - это вещество, которое очень легко и бурно реагирует с водой, проявляя способность взорваться в более высоких концентрациях.

Это происходит потому, что его экзотермическая реакция выделяет достаточно тепла для воспламенения газообразного водорода, выделяющегося в реакции разложения, что приводит к довольно опасной цепной реакции.

Пирофорный

Гидрид магния также пирофорен, что означает, что он может самовоспламеняться в присутствии влажного воздуха с образованием оксида магния и воды.

Не рекомендуется вдыхание в твердом состоянии или контакт с его парами: вещество в его естественном состоянии и продукты его разложения могут вызвать серьезные травмы или даже смерть.

Он может образовывать коррозионные растворы при контакте с водой и ее загрязнением. Не рекомендуется попадание на кожу и в глаза, а также вызывает раздражение слизистых оболочек.

Гидрид магния не вызывает хронических последствий для здоровья, таких как рак, репродуктивные дефекты или другие физические или психические последствия, но при обращении с ним рекомендуется использовать средства защиты (особенно респираторы или маски, из-за его мелкодисперсный характер порошка).

При работе с этим веществом поддерживайте влажность воздуха на низком уровне, тушите все источники возгорания и перевозите его в бочках или других контейнерах.

Всегда следует избегать работы с большими концентрациями этого вещества, если этого можно избежать, поскольку вероятность взрыва значительно снижается.

В случае разлива гидрида магния необходимо изолировать рабочую зону и собрать пыль с помощью пылесоса. Никогда не используйте метод сухой уборки; увеличивает вероятность реакции с гидридом.

Ссылки

1. Зумдал, СС (1998). Британская энциклопедия. Взято с сайта britannica.com.
2. PubChem. (2005). База данных PubChem Open Chemistry. Взято с сайта pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Безопасный водород, Л. (2006). Конгресс зеленых автомобилей. Взято с сайта greencarcongress.com.
4. Химические вещества, C. (nd). Cameo Chemicals. Взято с сайта cameochemicals.noaa.gov.
5. Услуги, Нью-Джерси (1987). Департамент здравоохранения и обслуживания пожилых людей Нью-Джерси. Взято с сайта nj.gov.