WODOREK MAGNEZU: FORMUŁA, STRUKTURA I WŁAŚCIWOŚCI - CHEMIA - 2025

Wodorek magnezu (MGH ₂ wzór cząsteczkowy) jest związkiem chemicznym zawierającym atomu wodoru Masa z 7,66%, a w naturze w postaci białej krystalicznej substancji stałej. Służy głównie do przygotowania innych substancji chemicznych, chociaż badano go również jako potencjalny środek magazynowania wodoru.

Należy do rodziny wodorków solnych (lub jonowych), definiowanych przez ujemnie naładowany jon H. Wodorki te są uważane za te, które powstają z metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych, ale w przypadku magnezu (i berylu) mają one oprócz tych jonowych, które charakteryzują tę rodzinę wodorków, wiązania kowalencyjne.

Model komórki elementarnej wodorku magnezu, MgH2.

Przygotowanie i formuła

Wodorek magnezu powstaje w wyniku bezpośredniego uwodornienia metalicznego magnezu (Mg) w warunkach wysokiego ciśnienia i temperatury (200 atmosfer, 500 ° C) z katalizatorem MgI ₂ . Twoja reakcja jest równoważna z:

Mg + H ₂ → MgH ₂

Badano również produkcję MgH ₂ w niższych temperaturach z wykorzystaniem nanokrystalicznego magnezu wytwarzanego w młynach kulowych.

Istnieją także inne sposoby wytwarzania, ale stanowią bardziej skomplikowanych reakcji chemicznych (Uwodornienie magnezu-antracen, reakcja pomiędzy dietylomagnez za pomocą wodorku litowo-glinowego, a jako produkt o MGH ₂ złożony ).

Struktura chemiczna

Ten atom ma strukturę rutylową w temperaturze pokojowej, z tetragonalną strukturą krystaliczną. Ma co najmniej cztery różne postacie w warunkach wysokiego ciśnienia, a także zaobserwowano niestechiometryczną strukturę z niedoborami wodoru; ta ostatnia występuje tylko w bardzo małych ilościach cząstek, gdy się tworzy.

Jak wspomniano powyżej, wiązania, które istnieją w strukturze rutylu, mają raczej właściwości częściowo kowalencyjne niż są czysto jonowe, jak inne wodorki soli.

To sprawia, że ​​atom magnezu ma kulisty kształt, w pełni zjonizowany, ale jego jon wodorkowy ma wydłużoną strukturę.

Fizyczne i chemiczne właściwości

Fizyczny

• Wygląd: białe kryształy.
• Masa molowa: 26,3209 g / mol
• Gęstość: 1,45 g / cm ³
• Temperatura topnienia: 285 ° C rozkłada się
• Rozpuszczalność: W wodzie ulega rozkładowi.

Ten związek chemiczny ma masę cząsteczkową 26,321 g / mol, gęstość 1,45 g / cm3 i ma temperaturę topnienia 327 ° C.

Chemiczny

• Prekursor do produkcji innych substancji chemicznych.
• Magazyn wodoru jako potencjalne źródło energii.
• Środek redukujący w syntezie organicznej.

Należy zaznaczyć, że związku tego nie można doprowadzić do stanu ciekłego, a po doprowadzeniu do temperatury topnienia lub wprowadzeniu do wody ulega rozkładowi. Ten wodorek jest nierozpuszczalny w eterze.

Jest to substancja silnie reaktywna i wysoce łatwopalna, a także samozapalna, to znaczy może ulegać samozapaleniu w powietrzu. Te trzy warunki stanowią zagrożenia bezpieczeństwa, które zostaną omówione w ostatniej sekcji tego artykułu.

Aplikacje

Magazyn wodoru

Wodorek magnezu łatwo reaguje z wodą, tworząc gazowy wodór w wyniku następującej reakcji chemicznej:

MgH ₂ + 2H ₂ O → 2H ₂ + Mg (OH) ₂

Ponadto substancja ta rozkłada się w temperaturze 287 ° C i pod ciśnieniem 1 bara, jak następuje:

MgH ₂ → Mg + H ₂

Dlatego zaproponowano zastosowanie wodorku magnezu jako medium magazynującego wodór do jego stosowania i transportu.

Uwodornienie i odwodornienie pewnej ilości metalicznego magnezu proponuje się jako sposób transportu ilości wodoru w stanie gazowym, zapewniając w ten sposób, że nie wycieka on podczas transportu i jest to bezpieczniejszy i bardziej praktyczny sposób niż przy zastosowaniu zbiorników wysokociśnieniowych. .

Reakcje uwodornienia i odwodornienia

Pomimo tego, że temperatura rozkładu wodorku magnezu stanowi ograniczenie w jego stosowaniu, zaproponowano metody poprawy kinetyki reakcji uwodornienia i odwodornienia. Jedną z nich jest redukcja wielkości cząstek magnezu przy użyciu młynów kulowych.

Błoto

Ponadto zaproponowano system, który wytwarza wodorek magnezu w postaci szlamu (łatwiejszy w zarządzaniu i bezpieczniejszy niż ten w proszku lub innych stałych cząstkach), który byłby poddawany reakcji z wodą w celu uzyskania pożądanego wodoru.

Szacuje się, że wspomniany szlam byłby utworzony przez drobno zmielony wodorek, zabezpieczony ochronną warstwą olejów i zawieszony w środkach dyspergujących, tak aby zachował swoją konsystencję bez strat materiału i nie wchłaniał wilgoci z otoczenia.

Zaletą tego szlamu jest to, że można go pompować przez dowolną zwykłą pompę do oleju napędowego, benzyny lub wody, dzięki czemu ta propozycja jest ekonomiczna i wydajna.

Ogniwa paliwowe

Wodorek magnezu może znaleźć zastosowanie w produkcji zaawansowanych ogniw paliwowych, a także w tworzeniu baterii i magazynów energii.

Transport i energia

W ostatnich dziesięcioleciach rozważano wykorzystanie wodoru jako źródła energii. Wprowadzenie wodoru jako paliwa wymaga znalezienia bezpiecznych i odwracalnych systemów magazynowania o dużych pojemnościach objętościowych (ilość wodoru na jednostkę objętości) i grawimetrycznych (ilość wodoru na jednostkę masy).

Alkilacja

Alkilowanie (dodawanie CH ₃ R grupy alkilowe ), związków organicznych, w środowisku zasadowym, w których obecne są grupy -OH w niskich stężeniach i temperaturach powyżej punktu topnienia wodorku.

W tym przypadku wodory obecne w wodorku magnezu (MgH ₂ ) wiążą się z grupami -OH, tworząc wodę. Wolny magnez może otrzymać halogen, który często towarzyszy cząsteczce alkilu, która ma wiązać się z łańcuchem węglowodorowym.

Ryzyka

Reakcja z wodą

Jak już wspomniano, wodorek magnezu jest substancją, która bardzo łatwo i gwałtownie reaguje z wodą, wykazując zdolność do wybuchu w wyższych stężeniach.

Dzieje się tak, ponieważ jego egzotermiczna reakcja wytwarza wystarczającą ilość ciepła, aby zapalić wodór uwolniony w reakcji rozkładu, co prowadzi do dość niebezpiecznej reakcji łańcuchowej.

Jest piroforyczny

Wodorek magnezu jest również piroforyczny, co oznacza, że ​​w obecności wilgotnego powietrza może samoczynnie zapalać się, tworząc tlenek magnezu i wodę.

Nie zaleca się wdychania w stanie stałym lub kontaktu z jej oparami: substancja w stanie naturalnym i produkty jej rozkładu mogą spowodować poważne obrażenia, a nawet śmierć.

Może wytwarzać korozyjne roztwory w kontakcie z wodą i jej zanieczyszczeniem. Nie zaleca się kontaktu ze skórą i oczami, powoduje również podrażnienie błon śluzowych.

Nie wykazano, aby wodorek magnezu powodował chroniczne skutki zdrowotne, takie jak rak, wady rozrodcze lub inne konsekwencje fizyczne lub psychiczne, ale podczas obchodzenia się z nim zaleca się stosowanie sprzętu ochronnego (zwłaszcza respiratorów lub masek). drobny proszek).

Podczas pracy z tą substancją należy utrzymywać wilgotność powietrza na niskim poziomie, gasić wszystkie źródła zapłonu i transportować w beczkach lub innych kontenerach.

Należy zawsze unikać pracy z dużymi stężeniami tej substancji, jeśli można jej uniknąć, ponieważ możliwość wybuchu jest znacznie zmniejszona.

W przypadku wycieku wodorku magnezu obszar roboczy należy odizolować i zebrać kurz za pomocą narzędzia próżniowego. Nigdy nie należy używać metody zamiatania na sucho; zwiększa szanse na jakąś reakcję z wodorkiem.

Bibliografia

1. Zumdahl, SS (1998). Encyklopedia Britannica. Zaczerpnięte z britannica.com.
2. PubChem. (2005). PubChem Open Chemistry Database. Zaczerpnięte z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Safe Hydrogen, L. (2006). Kongres Zielonych Samochodów. Zaczerpnięte z greencarcongress.com.
4. Chemicals, C. (nd). Cameo Chemicals. Zaczerpnięte z cameochemicals.noaa.gov.
5. Services, NJ (1987). Departament Zdrowia i Senior Services stanu New Jersey. Zaczerpnięte z nj.gov.