Magnio hidridas: formulė, cheminė struktūra ir savybės
Magnio hidridas (molekulinės formulės MgH2) yra cheminis junginys, kurio svorio kiekis vandenyje yra 7, 66%, ir gamtoje randamas kaip balta kristalinė kieta medžiaga. Jis daugiausia naudojamas kitoms cheminėms medžiagoms ruošti, nors jis taip pat buvo tiriamas kaip potencialus vandenilio laikymo terpė.
Jis priklauso fiziologinio tirpalo (arba jonų) hidridų grupei, apibrėžtai neigiamai įkrautam H-jonui. Šie hidridai laikomi tie, kurie susidaro iš šarminių metalų ir šarminių metalų, bet magnio (ir berilio) atveju yra ne tik tie jonai, kurie apibūdina šią hidridų šeimą, bet ir kovalentiniai ryšiai.
Paruošimas ir formulė
Magnio hidridas susidaro tiesiogiai hidrinant magnio (Mg) metalą esant aukštam slėgiui ir temperatūrai (200 atmosferų, 500 ° C) su MgI2 katalizatoriumi. Jo reakcija atitinka:
Mg + H 2 → MgH2
MgH 2 gamyba žemesnėse temperatūrose taip pat buvo tiriama naudojant nanokristalinį magnį, pagamintą rutuliniuose malūnuose.
Taip pat yra kitų paruošimo būdų, tačiau jie yra sudėtingesnės cheminės reakcijos (magnio-antraceno hidrinimas, dietilmagnio reakcija su ličio-aliuminio hidridu ir MgH2 komplekso produktas).
Cheminė struktūra
Šis atomas turi rutilo struktūrą kambario temperatūroje, turinčią tetragoninę kristalinę struktūrą. Aukšto slėgio sąlygomis jis turi mažiausiai keturias skirtingas formas, taip pat pastebėta nestehiometrinė struktūra su vandenilio trūkumais; pastarasis susidaro tik labai mažais dalelių kiekiais, kai susidaro.
Kaip minėta pirmiau, ryšiai, egzistuojantys rutilo struktūroje, yra iš dalies kovalentinės savybės, o ne vien tik joninės, kaip ir kiti druskos hidridai.
Dėl to magnio atomas turi sferinę formą, visiškai jonizuotą, tačiau jo hidrido jonas turi pailgos struktūros.
Fizinės ir cheminės savybės
Fizinis
- Išvaizda: balti kristalai.
- Molinė masė: 26, 3209 g / mol
- Tankis: 1, 45 g / cm3
- Lydymosi temperatūra: 285 ° C
- Tirpumas: vandenyje jis skaidosi.
Šio cheminio junginio molekulinė masė yra 26, 321 g / mol, tankis 1, 45 g / cm3 ir jo lydymosi temperatūra yra 327 ° C.
Chemikalai
- Kitų cheminių medžiagų pirmtakas.
- Vandenilio saugojimas, kaip galimas energijos šaltinis.
- Redukuojanti medžiaga organinėje sintezėje.
Svarbu nurodyti, kad šis junginys negali būti patekęs į skystą būseną, o kai jis yra pernešamas arba lydomas arba įterpiamas į vandenį, jis skaidosi. Šis hidridas netirpsta eteryje.
Tai labai reaktyvi ir labai degi medžiaga, taip pat ji yra piroforinė, ty ji gali spontaniškai užsidegti ore. Šios trys sąlygos yra saugumo rizika, kuri bus paminėta paskutiniame šio straipsnio skyriuje.
Naudojimas
Vandenilio saugojimas
Magnio hidridas lengvai reaguoja su vandeniu, kad susidarytų vandenilio dujos.
MgH2 + 2H2O → 2H2 + Mg (OH) 2
Be to, ši medžiaga suyra esant 287 ° C temperatūrai ir 1 baro slėgiui:
MgH2 → Mg + H 2
Todėl siūloma naudoti magnio hidridą kaip vandenilio laikymo terpę, skirtą jos naudojimui ir transportavimui.
Siūlomas metalo magnio kiekio hidrinimas ir dehidrinimas kaip būdas transportuoti dujinį vandenilį, taip užtikrinant, kad jo transportavimo metu nebūtų nuotėkio ir būtų saugesnis ir praktiškesnis nei naudojant aukšto slėgio indus.,
Hidrogenavimo ir dehidrogenavimo reakcijos
Nors magnio hidrido skilimo temperatūra yra ribojantis veiksnys jo naudojimui, siūlomi metodai, kaip pagerinti hidrinimo ir dehidrogenavimo reakcijų kinetiką. Vienas iš jų yra magnio dalelių dydžio sumažinimas naudojant rutulinius malūnus.
Purvas
Be to, buvo pasiūlyta sistema, kuri gamina magnio hidridą purvo pavidalu (geriau valdoma ir saugesnė nei milteliuose ar kitose kietosiose dalelėse), kuri reaguotų su vandeniu, kad gautų norimą vandenilį.
Apskaičiuota, kad anksčiau pavadintas purvas susidarytų smulkiai sumalytu hidridu, apsaugotu apsauginiu aliejaus sluoksniu ir suspenduotu disperguojančiuose agentuose, siekiant užtikrinti, kad jis išlaiko nuoseklumą be medžiagos praradimo, ir kad jis ne absorbuoja drėgmės.
Šis dumblas turi pranašumą, nes jis gali būti pumpuojamas per bet kurį įprastą dyzeliną, benziną arba vandens siurblį, todėl šis ekonominis pasiūlymas yra veiksmingas.
Kuro elementai
Magnio hidridas gali būti panaudotas pažangių kuro elementų gamyboje, taip pat baterijų ir energijos kaupimo srityje.
Transportas ir energija
Per pastaruosius dešimtmečius buvo atsižvelgta į vandenilio naudojimą kaip energijos šaltinį. Vandeniui kaip kurui įgyvendinti reikia rasti saugias ir grįžtamas saugojimo sistemas, kurių talpa yra didelė (vandenilio kiekis tūrio vienetui) ir gravimetrinis (vandenilio kiekis vieneto masėje).
Alkilinimas
Organinių junginių alkilinimas (pridėti CH3R alkilo grupes) bazinėje terpėje, kur yra -OH grupių mažose koncentracijose ir temperatūrose, aukštesnėse nei hidrido lydymosi taškai.
Šiuo atveju vandeniliai, esantys magnio hidride (MgH2), jungiasi prie -OH grupių, kad susidarytų vanduo. Laisvasis magnis gali gauti halogeną, kuris dažnai lydi alkilo molekulę, kuri yra skirta prisijungti prie angliavandenilių grandinės.
Rizika
Reakcija su vandeniu
Kaip jau minėta, magnio hidridas yra medžiaga, kuri labai lengvai ir smarkiai reaguoja su vandeniu ir suteikia galimybę sprogti aukštesnėse koncentracijose.
Taip atsitinka todėl, kad jos egzoterminė reakcija generuoja pakankamai šilumos, kad užsidegtų skilimo reakcijoje išleistos vandenilio dujos, o tai sukelia gana pavojingą grandinės reakciją.
Jis yra piroforinis
Magnio hidridas taip pat yra piroforinis, o tai reiškia, kad jis gali spontaniškai užsidegti esant drėgnam orui, sudarant magnio oksidą ir vandenį.
Nerekomenduojama įkvėpti kietoje būsenoje arba susilietus su garais: medžiaga natūraliu būdu ir jo skilimo produktai gali sukelti rimtus sužalojimus ar net mirtį.
Jis gali sukelti korozinius tirpalus, liečiančius vandenį, ir užteršti jį. Patekimas į odą ir akis nerekomenduojamas, taip pat sukelia gleivinės dirginimą.
Nebuvo įrodyta, kad magnio hidridas gali sukelti lėtinį poveikį sveikatai, pvz., Vėžį, reprodukcinius defektus ar kitas fizines ar psichines pasekmes, tačiau, dirbant su jais (ypač respiratoriais ar kaukėmis), rekomenduojama naudoti apsauginę įrangą. smulkių dulkių pobūdžio).
Dirbant su šia medžiaga, oro drėgmė turi būti maža, užgesinti visus uždegimo šaltinius ir transportuoti juos į būgnus ar kitus konteinerius.
Visada dirbti su didelėmis šios medžiagos koncentracijomis, kai to galima išvengti, nes sprogimo galimybė žymiai sumažėja.
Jei atsiranda magnio hidrido išsiliejimas, darbo zona turi būti izoliuota ir dulkės imamos dulkių siurbliu. Niekada nenaudokite sauso valymo metodo; padidina reakcijos su hidridu tikimybę.
