Struttura, proprietà e usi dell'idruro di magnesio

Lui Idruro di magnesio (MGH₂ di formula molecolare), è un composto chimico con contenuto di peso idrogeno di un 7.66%e trovato in natura come un solido cristallino bianco. Viene utilizzato principalmente per preparare altre sostanze chimiche, sebbene sia stato anche studiato come potenziale di conservazione medio per l'idrogeno.

Appartiene alla famiglia di idrori salini (o ionici), quelli definiti da uno ione caricato negativamente. Questi idruri sono considerati quelli che sono formati da metalli alcalini e terrificanti metalli alcalini, ma nel caso di magnesio (e berillio) hanno sindacati covalenti, oltre a quelli ionici che caratterizzano questa famiglia di idrosi.

Modello di cellule idruri di magnesio unitario, MGH2.

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Preparazione e formula

L'idruro di magnesio si forma attraverso l'idrogenazione diretta del magnesio metallico (mg) in condizioni di alta pressione e temperatura (200 atmosfere, 500 ° C) con un catalizzatore MGI₂. La tua reazione è equivalente a:

Mg+h₂→ MGH₂

La produzione di MGH è stata anche studiata₂ a temperature più basse con l'uso di magnesio nanocristallino prodotto nei mulini a sfere.

Esistono anche altri metodi di preparazione, ma rappresentano reazioni chimiche più complesse (idrogenazione di magnesio-antracene; la reazione tra dietilmagnesio con idruro di litio-alluminio; e come prodotto di un complesso MGH₂).

Struttura chimica

Struttura cristallina di idruro di magnesio

Questo atomo ha una struttura rutilo a temperatura ambiente, con una struttura cristallina tetragonale. Ha almeno quattro forme diverse in condizioni di alta pressione ed è stata osservata una struttura non alimentare con carenze di idrogeno; Quest'ultimo è presentato solo in piccole quantità di particelle durante la formazione.

Come accennato in precedenza, i collegamenti esistenti nella struttura di Rutilo hanno proprietà parzialmente covalenti invece di essere puramente ionici, come altri idrosi salini.

Ciò provoca l'atomo di magnesio possiede una forma sferica e totalmente ionizzata, ma che il suo ione idruro è una struttura allungata.

Proprietà idruro di magnesio

Proprietà fisiche

• Aspetto: cristalli bianchi.
• Massa molare: 26.3209 g/mol
• Densità: 1.45 g/cm³
• Punto di fusione: 285 ° C viene scomposto
• Solubilità: in acqua si rompe.

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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 ºC.

Proprietà chimiche

• Precursore per la produzione di altri prodotti chimici.
• Accumulo di idrogeno, come possibile fonte di energia.
• Agente riducente nella sintesi organica.

È importante indicare che questo composto non può essere portato in uno stato liquido e, se preso o il suo punto di fusione o introdotto in acqua, si decompone. Questo idruro è insolubile in etere.

È una sostanza altamente reattiva ed estremamente infiammabile, ed è anche piroforica, cioè può essere infiammato spontaneamente nell'aria. Queste tre condizioni rappresentano i rischi di sicurezza che saranno menzionati nell'ultima sezione di questo articolo. 

Usi/applicazioni

Conservazione dell'idrogeno

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

MGH₂+2h₂O → 2h₂+Mg (oh)₂

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

MGH₂→ Mg+H₂

Pertanto, è stato proposto l'uso di idruro di magnesio come accumulo di idrogeno per l'uso e il trasporto.

L'idrogenazione e la deidrogenazione di una quantità di magnesio metallico vengono sollevati come un modo di trasportare.

Reazioni di idrogenazione e deidrogenazione

Sebbene la temperatura di decomposizione dell'idruro di magnesio rappresenti una limitazione per l'uso, sono stati sollevati metodi per migliorare la cinetica dell'idrogenazione e delle reazioni. Uno di questi è con la riduzione delle dimensioni della particella di magnesio con l'uso di mulini a sfera. 

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Fango

Inoltre, è stato sollevato un sistema che produce un idruro di magnesio a forma di fango (più gestibile e sicuramente quello in polvere o altre particelle solide), che verrebbe reagito con acqua per ottenere l'idrogeno desiderato.

Si stima che il fango precedentemente nominato sarebbe formato da un idruro finemente a terra, protetto con uno strato di protezione dell'olio e sospeso in agenti dispersi per garantire che mantenga la sua consistenza senza perdita di materiale e che non assorbi l'umidità dell'ambiente.

Questo fango ha il vantaggio di poter essere pompato attraverso qualsiasi diesel comune, benzina o pompa dell'acqua, rendendo questa proposta economica oltre a 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, l'uso di idrogeno è stato considerato come una fonte di energia. L'implementazione dell'idrogeno come combustibile richiede una ricerca di sistemi di conservazione sicuri e reversibili e con elevate capacità volumetriche (quantità di idrogeno per unità di volume) e gravimetrica (quantità di idrogeno per unità di massa).

Alchilazione

Alco₃R) dei composti organici nel mezzo di base, dove esiste una 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), Si uniscono ai gruppi -oh formando acqua. Il magnesio libero può ricevere l'alogeno che spesso accompagna la molecola alquilica che è destinata a unire la catena di idrocarburi.

Rischi

Reazione dell'acqua

Come già accennato, l'idruro di magnesio è una sostanza che reagisce molto facilmente e violentemente con l'acqua, presentando la capacità di sfruttare a concentrazioni importanti.

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

È piroforo

L'idruro di magnesio è anche piroforo, il che significa che può accendere le fiamme spontaneamente in presenza di aria umida e forma ossido di magnesio e acqua.

La sua inalazione in stato solido o il contatto con i suoi vapori non è raccomandata: la sostanza nello stato naturale e i suoi prodotti di decomposizione possono causare gravi lesioni o persino la morte.

Può generare soluzioni corrosive a contatto con acqua e 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 può generare effetti cronici per la salute, come cancro, difetti riproduttivi o altre conseguenze fisiche o mentali, ma l'uso di attrezzature di protezione durante la manipolazione è raccomandato (in particolare respiratori o maschere, dal suo carattere di polvere fine).

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

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

Se viene presentata una fuoriuscita di idruro di magnesio, l'area di lavoro deve essere isolata e la polvere con uno strumento a vuoto deve essere isolata. Non dovresti mai usare il metodo di spazzamento a secco; aumenta le possibilità di una certa reazione con idruro. 

Riferimenti

1. Zumdahl, s. S. (1998). Britannica Enciclopedia. Preso da Britannica.com.
2. PUBCHEM. (2005). Database di chimica aperta pubchem. Tratto da Pubchem.NCBI.Nlm.NIH.Gov.
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