Formula di magnesio idruro, struttura chimica e proprietà

il magnesio idruro (MGH₂ di formula molecolare), è un composto chimico con contenuto in peso di idrogeno del 7,66% e si trova in natura come un solido cristallino bianco. Viene utilizzato principalmente per preparare altre sostanze chimiche, sebbene sia stato anche studiato come potenziale mezzo di stoccaggio per l'idrogeno.

Appartiene alla famiglia di idruri salini (o ionici), quelli definiti da un ione H caricato negativamente. Questi idruri sono considerati quelli formati da metalli alcalini e metalli alcalino-terrosi, ma nel caso di magnesio (e berillio) hanno legami covalenti, ionici aggiunta a quelle che caratterizzano la famiglia di idruri.

indice

• 1 Preparazione e formula
• 2 Struttura chimica
• 3 Proprietà fisiche e chimiche
  • 3.1 Fisico
  • 3.2 Prodotti chimici
• 4 usi
  • 4.1 Stoccaggio dell'idrogeno
  • 4.2 Reazioni di idrogenazione e deidrogenazione
  • 4.3 Fango
  • 4.4 Celle a combustibile
  • 4.5 Trasporto ed energia
  • 4.6 Alchilazione
• 5 rischi
  • 5.1 Reazione con acqua
  • 5.2 È piroforico
• 6 riferimenti

Preparazione e formula

L'idruro di magnesio si forma attraverso l'idrogenazione diretta del metallo di magnesio (Mg) in condizioni di alta pressione e temperatura (200 atmosfere, 500 ºC) con un catalizzatore MgI₂. La sua reazione è equivalente a:

Mg + H₂→ MgH₂

È stata anche studiata la produzione di MgH₂ a temperature più basse con l'uso di magnesio nanocristallino prodotto in mulini a palle.

Esistono anche altri metodi di preparazione, ma rappresentano reazioni chimiche più complesse (idrogenazione del magnesio-antracene, la reazione tra dietilmagnesio con litio-alluminio idruro e come prodotto di un complesso MgH₂).

Struttura chimica

Questo atomo ha una struttura di rutilo a temperatura ambiente, con una struttura cristallina tetragonale. Ha almeno quattro diverse forme in condizioni di alta pressione e inoltre è stata osservata una struttura non stechiometrica con carenze di idrogeno; quest'ultimo si verifica solo in quantità molto piccole di particelle quando formato.

Come menzionato sopra, i legami che esistono nella struttura del rutilo hanno proprietà parzialmente covalenti invece di essere puramente ionici, come altri idruri salini.

Ciò fa sì che l'atomo di magnesio abbia una forma sferica, totalmente ionizzata, ma il suo ione idruro ha una struttura allungata.

Proprietà fisiche e chimiche

fisico

• Aspetto: cristalli bianchi.
• Massa molare: 26.3209 g / mol
• Densità: 1,45 g / cm³
• Punto di fusione: 285 ° C si decompone
• Solubilità: in acqua si decompone.

Questo composto chimico ha un peso molecolare di 26.321 g / mol, una densità di 1,45 g / cm3 e ha un punto di fusione di 327 ° C.

chimico

• Precursore per la fabbricazione di altre sostanze chimiche.
• Stoccaggio dell'idrogeno, come possibile fonte di energia.
• Agente riducente in sintesi organica.

È importante indicare che questo composto non può essere portato allo stato liquido, e quando viene trasportato o il suo punto di fusione o introdotto nell'acqua, si decompone. Questo idruro è insolubile in etere.

È una sostanza altamente reattiva e altamente infiammabile, ed è anche piroforica, cioè può accendersi spontaneamente nell'aria. Queste tre condizioni rappresentano i rischi per la sicurezza che verranno menzionati nell'ultima sezione di questo articolo.

applicazioni

Stoccaggio dell'idrogeno

L'idruro di magnesio reagisce facilmente con l'acqua per formare idrogeno, attraverso la seguente reazione chimica:

MgH₂+ 2H₂O → 2H₂+ Mg (OH)₂

Inoltre, questa sostanza si decompone alla temperatura di 287 ° C e alla pressione di 1 bar, come segue:

MgH₂→ Mg + H₂

Pertanto, è stato proposto l'uso di idruro di magnesio come mezzo di stoccaggio dell'idrogeno per il suo uso e il suo trasporto.

idrogenazione e deidrogenazione di una quantità di magnesio metallico come un modo per trasferire quantità di gas idrogeno si pone, garantendo nessuna perdita di esso nel trasporto e rappresentativo di un modo più sicuro e più comodo che con l'uso di recipienti ad alta pressione .

Reazioni di idrogenazione e deidrogenazione

Sebbene la temperatura di decomposizione dell'idruro di magnesio rappresenti un fattore limitante per il suo utilizzo, sono stati proposti metodi per migliorare la cinetica delle reazioni di idrogenazione e deidrogenazione. Uno di questi è con la riduzione della dimensione della particella di magnesio con l'uso di mulini a palle.

fango

Inoltre, è stato proposto un sistema che produce un idruro di magnesio sotto forma di fango (più maneggevole e sicuro di quello in polvere o altre particelle solide), che verrebbe fatto reagire con acqua per ottenere l'idrogeno desiderato.

Si stima che il sopracitato fanghi consisterebbe in un idruro finemente macinata, protetto con uno strato protettivo di oli e sospeso in agenti disperdenti per garantire che mantiene la coerenza senza perdita di materiale, e che non assorbe umidità.

Questo fango ha il vantaggio di poter essere pompato attraverso qualsiasi comune diesel, benzina o pompa dell'acqua, rendendo questa proposta economica oltre che efficiente.

Celle a combustibile

L'idruro di magnesio può essere implementato nella produzione di celle a combustibile avanzate e anche nella creazione di batterie e accumulo di energia.

Trasporto ed energia

Negli ultimi decenni è stato preso in considerazione l'uso dell'idrogeno come fonte di energia. L'impianto di idrogeno come carburante richiede la ricerca di sistemi di stoccaggio sicuri e reversibili con elevate capacità volumetriche (quantità di idrogeno per unità di volume) e gravimetrica (quantità di idrogeno per unità di massa).

alchilazione

Alchilazione (aggiungere gruppi CH alchilici₃R) di composti organici in terreno basico, dove è presente la presenza di gruppi -OH a basse concentrazioni e temperature superiori al punto di fusione dell'idruro.

In questo caso gli idrogeni presenti nell'idruro di magnesio (MgH₂), unisciti ai gruppi -OH che formano l'acqua. Il magnesio libero può ricevere l'alogeno che spesso accompagna la molecola di alchile che è destinata a legarsi alla catena di idrocarburi.

rischi

Reazione con acqua

Come già accennato, l'idruro di magnesio è una sostanza che reagisce molto facilmente e violentemente con l'acqua, presentando la capacità di esplodere in concentrazioni più elevate.

Ciò si verifica perché la sua reazione esotermica genera abbastanza calore per accendere il gas idrogeno rilasciato nella reazione di decomposizione, portando a una reazione a catena piuttosto pericolosa.

È piroforico

L'idruro di magnesio è anche piroforico, il che significa che può accendersi spontaneamente in presenza di aria umida, formando ossido di magnesio e acqua.

Si sconsiglia l'inalazione allo stato solido o a contatto con i suoi vapori: la sostanza nel suo stato naturale e i suoi prodotti di decomposizione possono provocare lesioni gravi o addirittura la morte.

Può generare soluzioni corrosive a contatto con l'acqua e la sua contaminazione. Il contatto con la pelle e gli occhi non è raccomandato e genera anche irritazione nelle mucose.

Non è stato dimostrato che l'idruro di magnesio possa generare effetti cronici sulla salute, come cancro, difetti riproduttivi o altre conseguenze fisiche o mentali, ma si raccomanda l'uso di dispositivi di protezione durante la manipolazione (in particolare respiratori o maschere, per carattere di polvere fine).

Quando si lavora con questa sostanza, l'umidità dell'aria deve essere mantenuta a livelli bassi, estinguere tutte le fonti di ignizione e trasportarla in fusti o altri contenitori.

Lavorare sempre con grandi concentrazioni di questa sostanza quando può essere evitata, poiché la possibilità di un'esplosione diminuisce significativamente.

Se si verifica una fuoriuscita di idruro di magnesio, l'area di lavoro deve essere isolata e la polvere raccolta con un aspirapolvere. Non si dovrebbe mai usare il metodo di spazzamento a secco; aumenta le possibilità di una reazione con l'idruro.

riferimenti

1. Zumdahl, S. S. (1998). Enciclopedia Britannica. Tratto da britannica.com.
2. PubChem. (2005). PubChem Open Chemistry Database. Tratto da pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Safe Hydrogen, L. (2006). Green Car Congress. Tratto da greencarcongress.com.
4. Prodotti chimici, C. (n.d.). Cameo Chemicals. Tratto da cameochemicals.noaa.gov.
5. Servizi, N. J. (1987). New Jersey Department of Health and Senior Services. Tratto da nj.gov.