Vzorec hydridu hořčíku, chemická struktura a vlastnosti

hydrid hořečnatý (MgH₂ molekulárního vzorce), je chemická sloučenina s obsahem vodíku 7,66% a v přírodě se vyskytuje jako bílá krystalická pevná látka. Používá se hlavně k přípravě dalších chemických látek, i když je také studován jako potenciální médium pro ukládání vodíku.

Patří do rodiny fyziologických (nebo iontových) hydridů, které jsou definovány H-iontem negativně nabitým. Tyto hydridy jsou považovány za ty, které jsou vytvořeny z alkalických kovů a kovů alkalických zemin, ale v případě hořčíku (a beryllium) mají kovalentní vazby, kromě těch iontů, které charakterizují tuto rodinu hydridů.

Index

• 1 Příprava a vzorec
• 2 Chemická struktura
• 3 Fyzikální a chemické vlastnosti
  • 3.1 Fyzické
  • 3.2 Chemikálie
• 4 Použití
  • 4.1 Skladování vodíku
  • 4.2 Reakce hydrogenace a dehydrogenace
  • 4.3 Bahno
  • 4.4 Palivové články
  • 4.5 Doprava a energetika
  • 4.6 Alkylace
• 5 Rizika
  • 5.1 Reakce s vodou
  • 5.2 Je pyroforický
• 6 Odkazy

Příprava a vzorec

Hydrid hořečnatý vzniká přímou hydrogenací hořčíku (Mg) za podmínek vysokého tlaku a teploty (200 atmosfér, 500 ° C) s MgI katalyzátorem₂. Jeho reakce je ekvivalentní:

Mg + H₂→ MgH₂

Byla také zkoumána produkce MgH₂ při nižších teplotách s použitím nanokrystalického hořčíku vyrobeného v kulových mlýnech.

Existují i ​​další metody přípravy, ale představují složitější chemické reakce (hydrogenace hořčíku a antracenu, reakce mezi diethylmagnesiumem s lithium-hlinitohlinitanem a jako produkt komplexu MgH).₂).

Chemická struktura

Tento atom má strukturu rutilu při pokojové teplotě, s tetragonální krystalickou strukturou. Má nejméně čtyři různé formy za podmínek vysokého tlaku a také byla pozorována nestechiometrická struktura s vodíkovými nedostatky; tyto vznikají pouze ve velmi malém množství částic, když jsou vytvořeny.

Jak bylo uvedeno výše, vazby, které existují ve struktuře rutilu, mají částečně kovalentní vlastnosti namísto čistě iontových, jako jsou jiné hydridové soli..

To způsobuje, že atom hořčíku má kulovitý tvar, zcela ionizovaný, ale jeho hydridový ion má prodlouženou strukturu.

Fyzikální a chemické vlastnosti

Fyzické

• Vzhled: Bílé krystaly.
• Molární hmotnost: 26,3209 g / mol
• Hustota: 1,45 g / cm³
• Teplota tání: 285 ° C se rozkládá
• Rozpustnost: Ve vodě se rozkládá.

Tato chemická sloučenina má molekulovou hmotnost 26 321 g / mol, hustotu 1,45 g / cm3 a teplotu tání 327 ° C..

Chemikálie

• Prekurzor pro výrobu jiných chemických látek.
• Skladování vodíku jako možného zdroje energie.
• Redukční činidlo v organické syntéze.

Je důležité uvést, že tato sloučenina nemůže být uvedena do kapalného stavu, a když je nesena nebo její bod tání nebo zaváděna do vody, rozkládá se. Tento hydrid je nerozpustný v etheru.

Je to vysoce reaktivní a vysoce hořlavá látka a je také pyroforická, to znamená, že se může samovolně vznítit ve vzduchu. Tyto tři podmínky představují bezpečnostní rizika, která budou uvedena v poslední části tohoto článku. 

Použití

Skladování vodíku

Hydrid hořečnatý snadno reaguje s vodou za vzniku plynného vodíku prostřednictvím následující chemické reakce:

MgH₂+2H₂O → 2H₂+Mg (OH)₂

Kromě toho se tato látka rozkládá při teplotě 287 ° C a tlaku 1 bar takto:

MgH₂→ Mg + H₂

Proto bylo navrženo použití hydridu hořečnatého jako média pro skladování vodíku pro jeho použití a dopravu.

Hydrogenace a dehydrogenace množství kovového hořčíku je navržena jako způsob transportu množství plynného vodíku, čímž je zajištěno, že nedochází k úniku v jeho dopravě a představuje bezpečnější a praktičtější způsob než při použití vysokotlakých nádob..

Hydrogenační a dehydrogenační reakce

Ačkoliv teplota rozkladu hydridu hořečnatého představuje limitující faktor pro jeho použití, byly navrženy způsoby ke zlepšení kinetiky hydrogenačních a dehydrogenačních reakcí. Jedním z nich je zmenšení velikosti hořčíkových částic pomocí kulových mlýnů. 

Bahno

Navíc byl navržen systém, který produkuje hydrid hořečnatý ve formě bahna (lépe ovladatelný a bezpečnější než v prášku nebo v jiných pevných částicích), který by reagoval s vodou za účelem získání požadovaného vodíku..

Odhaduje se, že dříve jmenovaný kal by byl tvořen jemně mletým hydridem, chráněným ochrannou vrstvou olejů a suspendovaný v dispergačních činidlech, aby se zajistilo, že si zachovává svou konzistenci bez ztráty materiálu a že neabsorbuje vlhkost z okolního prostředí..

Tento kal má tu výhodu, že může být čerpán jakoukoliv běžnou naftou, benzínem nebo vodním čerpadlem, což činí tento ekonomický návrh i efektivní..

Palivové články

Hydrid hořečnatý může být realizován ve výrobě moderních palivových článků a také při výrobě baterií a skladování energie. 

Doprava a energie

Během posledních desetiletí se uvažovalo o použití vodíku jako zdroje energie. Implantace vodíku jako paliva vyžaduje nalezení bezpečných a reverzibilních skladovacích systémů s vysokou volumetrickou kapacitou (množství vodíku na jednotku objemu) a gravimetrickou (množství vodíku na jednotku hmotnosti).

Alkylace

Alkylace (přidat CH alkylové skupiny₃R) organických sloučenin v zásaditém médiu, kde je přítomna skupina -OH při nízkých koncentracích a teplotách vyšších než je teplota tání hydridu..

V tomto případě jsou vodíky přítomné v hydridu hořečnatém (MgH)₂), spojí -OH skupiny tvořící vodu. Volný hořčík může přijímat halogen, který často doprovází alkylovou molekulu, která má vázat na uhlovodíkový řetězec.

Rizika

Reakce s vodou

Jak již bylo zmíněno, hydrid hořečnatý je látka, která reaguje velmi snadno a prudce s vodou a vykazuje schopnost explodovat při vyšších koncentracích..

K tomu dochází proto, že jeho exotermní reakce vytváří dostatek tepla k zapálení plynného vodíku uvolněného v rozkladné reakci, což vede k poměrně nebezpečné řetězové reakci..

Je pyroforický

Hydrid hořečnatý je také pyroforický, což znamená, že se může samovolně vznítit v přítomnosti vlhkého vzduchu a tvoří oxid hořečnatý a vodu..

Jeho inhalace se nedoporučuje v pevném skupenství nebo v kontaktu s parami: látka v přirozeném stavu a produkty rozkladu mohou způsobit vážná zranění nebo dokonce smrt..

Může vytvářet korozivní roztoky v kontaktu s vodou a kontaminaci. Nedoporučuje se kontakt s pokožkou a očima a také podráždění sliznic.

Nebylo prokázáno, že hydrid hořečnatý může vyvolat chronické účinky na zdraví, jako je rakovina, reprodukční vady nebo jiné fyzické nebo duševní následky, ale při manipulaci s ním se doporučuje použití ochranných prostředků (zejména respirátorů nebo masek, pro jeho použití, např. Dýchacích přístrojů nebo masek). charakter jemného prachu).

Při práci s touto látkou musí být vlhkost vzduchu udržována na nízkých úrovních, musí zhasnout všechny zdroje vznícení a přepravovat je v sudech nebo jiných nádobách..

Měli byste se vždy vyhnout práci s velkými koncentracemi této látky, pokud se jí lze vyhnout, protože možnost exploze významně klesá.

Pokud dojde k rozlití hydridu hořčíku, je třeba pracovní plochu izolovat a prach zachytit vysavačem. Nikdy byste neměli používat metodu suchého zametání; zvyšuje pravděpodobnost reakce s hydridem. 

Odkazy

1. Zumdahl, S. S. (1998). Encyklopedie Britannica. Převzato z britannica.com.
2. PubChem. (2005). PubChem Otevřít databázi chemie. Převzato z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Safe Hydrogen, L. (2006). Kongres Green Car. Převzato z greencarcongress.com.
4. Chemikálie, C. (n.d.). Cameo Chemicals. Převzato z cameochemicals.noaa.gov.
5. Services, N. J. (1987). New Jersey ministerstvo zdraví a služby seniora. Převzato z nj.gov.