Magnesiumhydrid-Formel, chemische Struktur und Eigenschaften



Die Magnesiumhydrid (MgH2 der Molekülformel) ist eine chemische Verbindung mit einem Gewichtsanteil an Wasserstoff von 7,66% und in der Natur als weißer kristalliner Feststoff gefunden. Es wird hauptsächlich zur Herstellung anderer chemischer Substanzen verwendet, obwohl es auch als mögliches Speichermedium für Wasserstoff untersucht wurde.

Es gehört zu der Familie der salinen (oder ionischen) Hydride, die durch ein negativ geladenes H-Ion definiert sind. Diese Hydride sind solche, die aus Alkalimetallen und Erdalkalimetallen gebildet angesehen, aber im Fall von Magnesium (und Beryllium) haben, kovalente Bindungen, ionische zusätzlich zu denen, die die Familie von Hydriden charakterisieren.

Einheitszellenmodell von Magnesiumhydrid, MgH2.

Index

  • 1 Vorbereitung und Formel
  • 2 Chemische Struktur
  • 3 Physikalische und chemische Eigenschaften
    • 3.1 Physisch
    • 3.2 Chemikalien
  • 4 Verwendet
    • 4.1 Wasserstoffspeicherung
    • 4.2 Reaktionen der Hydrierung und Dehydrierung
    • 4.3 Schlamm
    • 4.4 Brennstoffzellen
    • 4.5 Transport und Energie
    • 4.6 Alkylierung
  • 5 Risiken
    • 5.1 Reaktion mit Wasser
    • 5.2 Es ist pyrophor
  • 6 Referenzen

Vorbereitung und Formel

Magnesiumhydrid wird durch direkte Hydrierung von Magnesium (Mg) -Metall unter Bedingungen von hohem Druck und hoher Temperatur (200 Atmosphären, 500ºC) mit einem MgI-Katalysator gebildet2. Seine Reaktion entspricht:

Mg + H2→ MgH2

Die Produktion von MgH wurde ebenfalls untersucht2 bei niedrigeren Temperaturen unter Verwendung von in Kugelmühlen hergestelltem nanokristallinem Magnesium.

Es gibt auch andere Methoden der Herstellung, sondern stellen komplexere chemische Reaktionen (Hydrierung von Magnesium-Anthracen Diethylmagnesium der Reaktion zwischen Lithium-Aluminium-Hydrid, und als ein Produkt eines komplexen MgH2).

Chemische Struktur

Dieses Atom hat eine Struktur aus Rutil bei Raumtemperatur mit einer tetragonalen kristallinen Struktur. Es hat mindestens vier verschiedene Formen unter Hochdruckbedingungen und zusätzlich wurde eine nicht-stöchiometrische Struktur mit Wasserstoffdefiziten beobachtet; Letzteres tritt nur in sehr kleinen Mengen von Partikeln auf, wenn es gebildet wird.

Wie oben erwähnt, haben die Bindungen, die in der Rutilstruktur existieren, teilweise kovalente Eigenschaften anstatt rein ionisch zu sein, wie andere Salzhydride.

Dies bewirkt, dass das Magnesiumatom eine kugelförmige, vollständig ionisierte Form hat, aber sein Hydridion hat eine längliche Struktur.

Physikalische und chemische Eigenschaften

Physisch

  • Aussehen: Weiße Kristalle.
  • Molmasse: 26,3209 g / mol
  • Dichte: 1,45 g / cm3
  • Schmelzpunkt: 285 ° C zersetzt sich
  • Löslichkeit: In Wasser zersetzt es sich.

Diese chemische Verbindung hat ein Molekulargewicht von 26,321 g / mol, eine Dichte von 1,45 g / cm3 und einen Schmelzpunkt von 327 ° C.

Chemikalien

  • Vorläufer für die Herstellung anderer chemischer Substanzen.
  • Wasserstoffspeicher als mögliche Energiequelle.
  • Reduktionsmittel in der organischen Synthese.

Es ist wichtig anzugeben, dass diese Verbindung nicht in den flüssigen Zustand gebracht werden kann, und wenn sie getragen wird oder ihren Schmelzpunkt erreicht oder in Wasser eingeführt wird, zersetzt sie sich. Dieses Hydrid ist in Ether unlöslich.

Es ist eine hochreaktive und leicht entflammbare Substanz und ist auch pyrophor, dh es kann sich spontan in der Luft entzünden. Diese drei Bedingungen stellen Sicherheitsrisiken dar, die im letzten Abschnitt dieses Artikels erwähnt werden.

Verwendet

Wasserstoffspeicherung

Magnesiumhydrid reagiert leicht mit Wasser unter Bildung von Wasserstoffgas durch die folgende chemische Reaktion:

MgH2+ 2H2O → 2H2+ Mg (OH)2

Außerdem zersetzt sich diese Substanz bei einer Temperatur von 287 ° C und einem Druck von 1 bar wie folgt:

MgH2→ Mg + H2

Daher wurde die Verwendung von Magnesiumhydrid als Wasserstoffspeichermedium für seine Verwendung und seinen Transport vorgeschlagen.

Hydrierung und Dehydrierung einer Menge an metallischem Magnesium als eine Möglichkeit Mengen Transport von Wasserstoffgas entsteht, keine Leckage davon in Transport gewährleisten und die eine sicherere und bequemere Weise als bei der Verwendung von Hochdruckbehältern .

Hydrierungs- und Dehydrierungsreaktionen

Obwohl die Zersetzungstemperatur von Magnesiumhydrid einen limitierenden Faktor für dessen Verwendung darstellt, wurden Verfahren vorgeschlagen, um die Kinetik von Hydrierungs- und Dehydrierungsreaktionen zu verbessern. Einer davon ist die Verringerung der Größe des Magnesiumpartikels unter Verwendung von Kugelmühlen.

Schlamm

Es wird auch ein System angehobener Herstellung Magnesiumhydrid als Schlamm (besser handhabbar und sicher, dass Pulver oder andere feste Teilchen), die es mit Wasser zur Reaktion gebracht werden würde, um den gewünschten Wasserstoff zu erhalten.

Es wird geschätzt, dass die oben genannten Schlammschutzmittel eines feingemahlenen Hydrid, geschützt mit einer Schutzschicht aus Öl und suspendierte das Dispergieren, um sicherzustellen, dass unterhält Konsistenz ohne Materialverlust, und die nicht absorbieren Feuchtigkeit bestehen würden.

Dieser Schlamm hat den Vorteil, dass er durch jede übliche Diesel-, Benzin- oder Wasserpumpe gepumpt werden kann, was diesen wirtschaftlichen Vorschlag ebenso effizient macht.

Brennstoffzellen

Magnesiumhydrid kann bei der Herstellung von fortschrittlichen Brennstoffzellen sowie bei der Herstellung von Batterien und Energiespeichern eingesetzt werden.

Transport und Energie

In den letzten Jahrzehnten wurde der Einsatz von Wasserstoff als Energiequelle in Betracht gezogen. Die Implantation von Wasserstoff als Brennstoff erfordert die Suche nach sicheren und reversiblen Speichersystemen mit hohen volumetrischen Kapazitäten (Menge an Wasserstoff pro Volumeneinheit) und gravimetrischer (Menge an Wasserstoff pro Masseneinheit).

Alkylierung

Alkylierung (addieren CH Alkylgruppen3R) von organischen Verbindungen in basischem Medium, wo -OH-Gruppen bei niedrigen Konzentrationen und Temperaturen höher als der Hydrid-Schmelzpunkt vorliegen.

In diesem Fall sind die in Magnesiumhydrid (MgH2), die -OH-Gruppen bilden Wasser. Freies Magnesium kann das Halogen aufnehmen, das häufig das Alkylmolekül begleitet, das an die Kohlenwasserstoffkette binden soll.

Risiken

Reaktion mit Wasser

Wie bereits erwähnt, ist Magnesiumhydrid eine Substanz, die sehr leicht und heftig mit Wasser reagiert und die Fähigkeit besitzt, in höheren Konzentrationen zu explodieren.

Dies geschieht, weil seine exotherme Reaktion genug Wärme erzeugt, um das in der Zersetzungsreaktion freigesetzte Wasserstoffgas zu entzünden, was zu einer ziemlich gefährlichen Kettenreaktion führt.

Es ist pyrophor

Magnesiumhydrid ist auch pyrophor, was bedeutet, dass es sich spontan in Gegenwart von feuchter Luft entzünden kann und Magnesiumoxid und Wasser bildet.

Es wird nicht empfohlen, in festem Zustand oder in Kontakt mit seinen Dämpfen zu inhalieren: Der Stoff in seinem natürlichen Zustand und seine Zersetzungsprodukte können schwere Verletzungen oder sogar den Tod verursachen.

Es kann korrosive Lösungen in Kontakt mit Wasser und Kontamination davon erzeugen. Kontakt mit der Haut und den Augen wird nicht empfohlen und erzeugt auch Reizungen in den Schleimhäuten.

Es wurde nicht nachgewiesen, dass Magnesiumhydrid chronische Auswirkungen auf die Gesundheit haben kann, wie Krebs, Fortpflanzungsfehler oder andere physische oder psychische Folgen, aber die Verwendung von Schutzausrüstung wird empfohlen, insbesondere beim Umgang mit Atemschutzmasken oder Masken Feinstaub-Charakter).

Beim Arbeiten mit dieser Substanz muss die Luftfeuchtigkeit niedrig gehalten werden, alle Zündquellen sind zu löschen und in Fässern oder anderen Behältern zu transportieren.

Arbeiten Sie immer mit großen Konzentrationen dieser Substanz, wenn es vermieden werden kann, da die Möglichkeit einer Explosion deutlich abnimmt.

Wenn Magnesiumhydrid austritt, sollte der Arbeitsbereich isoliert und der Staub mit einem Staubsauger gesammelt werden. Sie sollten niemals die Kehrmethode verwenden. erhöht die Chancen einer Reaktion mit dem Hydrid.

Referenzen

  1. Zumdahl, S. S. (1998). Enzyklopädie Britannica. Von britannica.com genommen.
  2. PubChem. (2005). PubChem Offene Chemiedatenbank. Genommen von publem.ncbi.nlm.nih.gov.
  3. Safe Hydrogen, L. (2006). Grüner Auto Kongress. Genommen von greencarcongress.com.
  4. Chemikalien, C. (n. D.). Cameo-Chemikalien. Genommen von cameochemicals.noa.gov.
  5. Services, N.J. (1987). New Jersey Department of Health und Senior Services. Genommen von nj.gov.