Magnezyum hidrit: formül, kimyasal yapı ve özellikleri

Magnezyum hidrid (moleküler formülün MgH2'si), hidrojen içeriği% 7.66 olan ve doğada beyaz kristal bir katı madde olarak bulunan kimyasal bir bileşiktir. Hidrojen için potansiyel bir depolama ortamı olarak da çalışılmış olmasına rağmen, esas olarak diğer kimyasal maddeleri hazırlamak için kullanılır.

Negatif yüklü bir H-iyonu ile tanımlanan salin (veya iyonik) hidritlerin ailesine aittir. Bu hidritler, alkali metallerden ve alkalin toprak metallerinden oluşturulanlar olarak kabul edilir, ancak magnezyum (ve berilyum) söz konusu olduğunda, bu hidrit ailesini karakterize eden iyoniklere ek olarak kovalent bağlara sahiptir.

Hazırlık ve formül

Magnezyum hidrit, magnezyum (Mg) metalinin, bir MgI2 katalizörü ile yüksek basınç ve sıcaklık koşulları altında (200 atmosfer, 500 ° C) doğrudan hidrojenlenmesi yoluyla oluşturulur. Tepkileri eşdeğerdir:

Mg + H2 → MgH2

Düşük sıcaklıklarda MgH2'nin üretimi, bilyalı değirmenlerde üretilen nanokristal magnezyum kullanımı ile de incelenmiştir.

Başka hazırlama yöntemleri de vardır, ancak bunlar daha karmaşık kimyasal reaksiyonları temsil eder (magnezyum-antrasenin hidrojenlenmesi, dietil magnezyum ile lityum-alüminyum hidrür arasındaki reaksiyon ve bir MgH2 kompleksinin ürünü olarak).

Kimyasal yapısı

Bu atom oda sıcaklığında, bir tetragonal kristal yapı ile rutil bir yapıya sahiptir. Yüksek basınç koşulları altında en az dört farklı formdadır ve hidrojen eksikliğine sahip stokiyometrik olmayan bir yapı da gözlenmiştir; Sonuncusu, yalnızca oluşturulduğunda çok az miktarda tanecik halinde meydana gelir.

Yukarıda bahsedildiği gibi, rutil yapıda bulunan bağlar, diğer salin hidritler gibi, tamamen iyonik olmak yerine kısmen kovalent özelliklere sahiptir.

Bu, magnezyum atomunun küresel bir şekle sahip olmasına ve tamamen iyonize olmasına neden olur, ancak hidrid iyonu uzatılmış bir yapıya sahiptir.

Fiziksel ve kimyasal özellikler

fiziksel

• Görünüş: Beyaz kristaller
• Molar kütle: 26.3209 g / mol
• Yoğunluk: 1, 45 g / cm3
• Erime Noktası: 285 ° C ayrışır
• Çözünürlük: Suda ayrışır.

Bu kimyasal bileşik 26, 321 g / mol moleküler ağırlığa, 1, 45 g / cm3 yoğunluğa ve 327 ° C erime noktasına sahiptir.

kimyasal

• Diğer kimyasal maddelerin üretimi için ön madde.
• Hidrojen depolanması, olası bir enerji kaynağı olarak.
• Organik sentezde indirgeyici ajan.

Bu bileşiğin sıvı hale getirilemeyeceğini belirtmek önemlidir ve taşındığında veya erime noktasında veya suya girdiğinde, ayrışır. Bu hidrit eterde çözünmez.

Yüksek derecede reaktif ve yüksek derecede yanıcı bir maddedir ve ayrıca piroforiktir, yani havada kendiliğinden tutuşabilir. Bu üç koşul, bu makalenin son bölümünde bahsedilecek olan güvenlik risklerini temsil eder.

uygulamaları

Hidrojen depolanması

Magnezyum hidrit, aşağıdaki kimyasal reaksiyonla, hidrojen gazı oluşturmak üzere suyla kolayca reaksiyona girer:

MgH2 + 2H20 → 2H2 + Mg (OH) ₂

Ek olarak, bu madde aşağıdaki gibi 287 ° C sıcaklıkta ve 1 bar basınçta ayrışır:

MgH2 → Mg + H2

Bu nedenle, magnezyum hidritin kullanımı ve taşınması için bir hidrojen depolama ortamı olarak kullanımı önerilmiştir.

Bir miktar metalik magnezyumun hidrojenlenmesi ve dehidrojenasyonu, miktarlarda gaz halindeki hidrojenin taşınmasının bir yolu olarak önerilmektedir, bu nedenle, taşınmasında kaçak olmamasını ve yüksek basınçlı kapların kullanılmasından daha güvenli ve daha pratik bir yolu temsil etmesini sağlamaktadır. .

Hidrojenasyon ve dehidrojenasyon reaksiyonları

Magnezyum hidridin ayrışma sıcaklığı, kullanımı için sınırlayıcı bir faktörü temsil etmesine rağmen, hidrojenasyon ve dehidrojenasyon reaksiyonlarının kinetiğini geliştirmek için yöntemler önerilmiştir. Bunlardan biri, bilyalı değirmenlerin kullanımıyla magnezyum partikül boyutunun küçültülmesidir.

çamur

Ek olarak, istenen hidrojeni elde etmek için suyla reaksiyona girecek olan çamur formunda (toz veya diğer katı parçacıklarda olduğundan daha kolay yönetilebilir ve güvenli) bir magnezyum hidrid üreten bir sistem önerilmiştir.

Önceden adı verilen çamurun, ince bir öğütülmüş hidrit ile oluşturulacağı, koruyucu bir yağ tabakası ile korunan ve malzeme kaybına uğramadan kıvamını koruyabilmesi ve ortamdan nemi emmemesi için dağıtıcı maddeler içinde süspanse edildiği tahmin edilmektedir.

Bu çamur, herhangi bir ortak dizel, benzin veya su pompasından pompalanabilmesi avantajına sahiptir, bu da ekonomik teklifin verimli olmasını sağlar.

Yakıt hücreleri

Magnezyum hidrid, gelişmiş yakıt hücrelerinin üretiminde ve ayrıca pillerin ve enerji depolanmasının yaratılmasında uygulanabilir.

Ulaşım ve enerji

Son on yılda, bir enerji kaynağı olarak hidrojenin kullanılması düşünülmüştür. Hidrojenin yakıt olarak uygulanması, yüksek hacimsel kapasiteye (birim hacim başına hidrojen miktarı) ve gravimetrik (birim kütle başına hidrojen miktarı) sahip güvenli ve geri dönüşümlü depolama sistemlerinin bulunmasını gerektirir.

alkilasyonu

Bazik ortamda organik bileşiklerin alkilasyonu (CH3R alkil grupları ekleyin), burada düşük konsantrasyonlarda ve hidridin erime noktasından daha yüksek sıcaklıklarda -OH gruplarının mevcudiyeti vardır.

Bu durumda, magnezyum hidrürde (MgH2) bulunan hidrojenler, su oluşturmak için -OH gruplarına bağlanır. Serbest magnezyum, genellikle hidrokarbon zincirine bağlanması amaçlanan alkil molekülüne eşlik eden halojeni alabilir.

riskler

Suyla reaksiyona girme

Daha önce de belirtildiği gibi, magnezyum hidrid su ile çok kolay ve şiddetli reaksiyona girerek daha yüksek konsantrasyonlarda patlayabilme özelliğini sunan bir maddedir.

Bu, ekzotermik reaksiyonunun, ayrışma reaksiyonunda salınan hidrojen gazını tutuşturmaya yetecek kadar ısı üretmesi ve oldukça tehlikeli bir zincir reaksiyonuna yol açması nedeniyle oluşur.

Bu piroforik

Magnezyum hidrid ayrıca piroforiktir, yani nemli hava varlığında kendiliğinden tutuşabilir, bu da magnezyum oksit ve su oluşturur.

Katı halde solunması veya buharı ile teması tavsiye edilmez: doğal halindeki madde ve ayrışma ürünleri ciddi yaralanmalara ve hatta ölüme neden olabilir.

Su ile temasında ve kirlenmesinde aşındırıcı çözeltiler oluşturabilir. Cilt ve gözlerle temas tavsiye edilmez ve ayrıca mukoza zarlarında tahrişe neden olur.

Magnezyum hidridin, kanser, üreme kusurları veya diğer fiziksel veya zihinsel sonuçlar gibi kronik sağlık etkileri yaratabildiği gösterilmemiştir, ancak koruyucu ekipmanların kullanılması sırasında kullanılması önerilir (özellikle solunum cihazları veya maskeler, ince toz karakteri).

Bu madde ile çalışırken, havanın nemi düşük seviyelerde tutulmalı, tüm tutuşma kaynaklarını söndürmeli ve tamburlarda veya diğer kaplarda taşınmalıdır.

Patlama olasılığı önemli ölçüde azaldığı için, her zaman, kaçınılması mümkün olduğunda, bu maddenin büyük konsantrasyonlarında çalışın.

Bir magnezyum hidrit dökülmesi olursa, çalışma alanı izole edilmeli ve toz bir elektrikli süpürgeyle toplanmalıdır. Kuru temizleme yöntemini asla kullanmamalısınız; hidrit ile reaksiyon şansını arttırır.