HYDRID HOREČNATÝ: VZOREC, ŠTRUKTÚRA A VLASTNOSTI - CHÉMIA - 2025

Hydrid horčíka (MGH ₂ molekulárny vzorec), je chemická zlúčenina obsahujúca hmotnostnom vodík 7,66%, a nachádza sa v prírode, ako biele kryštalické pevné látky. Používa sa hlavne na prípravu iných chemických látok, hoci sa skúmal aj ako potenciálne úložné médium pre vodík.

Patrí do rodiny soľných (alebo iónových) hydridov, ktoré sú definované záporne nabitým H-iónom. Tieto hydridy sa považujú za hydridy, ktoré sú tvorené z alkalických kovov a kovov alkalických zemín, ale v prípade horčíka (a berýlia) majú kovalentné väzby, okrem tých iónových, ktoré charakterizujú túto rodinu hydridov.

Jednotkový bunkový model hydridu horečnatého, MgH2.

Príprava a vzorec

Hydrid horečnatý je vytvorený prostredníctvom priamej hydrogenácie kovového horčíka (Mg), v podmienkach vysokého tlaku a teploty (200 atmosfér, 500 ° C) s MGL ₂ katalyzátora . Vaša reakcia sa rovná:

Mg + H ₂ → MGH ₂

Výroba MGH ₂ pri nižších teplotách s využitím nanokryštalického horčíka vyrobeného v guľových mlynoch bola preskúmaná tiež .

Existujú aj iné metódy prípravy, ale predstavujú zložitejšie chemickej reakcie (horčík-antracénu hydrogenáciu, že sa reakcia medzi diethylhořčí s lítiumalumíniumhydrid a ako produktu z odseku a MGH ₂ komplex ).

Chemická štruktúra

Tento atóm má pri teplote miestnosti rutilovú štruktúru s tetragonálnou kryštalickou štruktúrou. Má najmenej štyri rôzne formy za podmienok vysokého tlaku a bola tiež pozorovaná nestechiometrická štruktúra s nedostatkami vodíka; posledne menovaný sa vyskytuje iba vo veľmi malom množstve častíc, keď sa tvorí.

Ako je uvedené vyššie, väzby, ktoré existujú v rutilovej štruktúre, majú skôr kovalentné vlastnosti ako čisto iónové, ako iné hydridy solí.

To spôsobuje, že atóm horčíka má guľový tvar, je úplne ionizovaný, ale jeho hydridový ión má predĺženú štruktúru.

Fyzikálne a chemické vlastnosti

fyzický

• Vzhľad: Biele kryštály.
• Molárna hmotnosť: 26,3209 g / mol
• Hustota: 1,45 g / cm ³
• Teplota topenia: 285 ° C sa rozkladá
• Rozpustnosť: Vo vode sa rozkladá.

Táto chemická zlúčenina má molekulovú hmotnosť 26,321 g / mol, hustotu 1,45 g / cm3 a má teplotu topenia 327 ° C.

chemický

• Prekurzor na výrobu iných chemických látok.
• Ukladanie vodíka ako možný zdroj energie.
• Redukčné činidlo v organickej syntéze.

Je dôležité zdôrazniť, že táto zlúčenina sa nemôže uviesť do kvapalného stavu, a keď sa privedie na svoju teplotu topenia alebo sa zavedie do vody, rozkladá sa. Tento hydrid je nerozpustný v éteri.

Je to vysoko reaktívna a vysoko horľavá látka a je tiež samozápalná, to znamená, že sa môže samovoľne vznietiť na vzduchu. Tieto tri podmienky predstavujú bezpečnostné riziká, ktoré budú uvedené v poslednej časti tohto článku.

aplikácia

Skladovanie vodíka

Hydrid horečnatý ľahko reaguje s vodou za vzniku plynného vodíka pomocou nasledujúcej chemickej reakcie:

MGH ₂ + 2 H ₂ O → 2H ₂ + Mg (OH) ₂

Ďalej sa táto látka rozkladá pri teplote 287 ° C a tlaku 1 bar takto:

MGH ₂ → Mg + H ₂

Preto bolo navrhnuté použitie hydridu horečnatého ako média na uchovávanie vodíka na jeho použitie a transport.

Hydrogenácia a dehydrogenácia určitého množstva kovového horčíka sa navrhuje ako spôsob prepravy množstiev plynného vodíka, čím sa zabezpečí, že počas jeho prepravy nedochádza k úniku a predstavuje bezpečnejší a praktickejší spôsob ako pri použití vysokotlakových nádob. ,

Hydrogenačné a dehydrogenačné reakcie

Napriek skutočnosti, že teplota rozkladu hydridu horečnatého predstavuje obmedzenie jeho použitia, boli navrhnuté spôsoby na zlepšenie kinetiky hydrogenačných a dehydrogenačných reakcií. Jedným z nich je zmenšovanie veľkosti horčíkových častíc pomocou guľových mlynov.

bahno

Ďalej bol navrhnutý systém, ktorý produkuje hydrid horečnatý vo forme kalu (lepšie zvládnuteľného a bezpečnejšieho ako v prášku alebo iných tuhých časticiach), ktorý by reagoval s vodou za získania požadovaného vodíka.

Odhaduje sa, že vyššie uvedený kal by bol tvorený jemne mletým hydridom, chráneným ochrannou vrstvou olejov a suspendovaným v dispergačných činidlách, aby sa zabezpečilo, že si zachová svoju konzistenciu bez straty materiálu a že neabsorbuje vlhkosť z prostredia.

Tento kal má výhodu v tom, že môže byť čerpaný pomocou akéhokoľvek bežného dieselového, benzínového alebo vodného čerpadla, čo robí tento návrh hospodárnym a rovnako efektívnym.

Palivové články

Hydrid horečnatý sa môže implementovať do výroby pokrokových palivových článkov a tiež do vytvárania batérií a ukladania energie.

Doprava a energia

V posledných desaťročiach sa zvažovalo použitie vodíka ako zdroja energie. Implementácia vodíka ako paliva si vyžaduje nájdenie bezpečných a reverzibilných skladovacích systémov s vysokými objemovými kapacitami (množstvo vodíka na jednotku objemu) a gravimetrické (množstvo vodíka na jednotku hmotnosti).

alkylácia

Alkylácia (pridaním CH ₃ R alkylové skupiny ) organických zlúčenín v bázické prostredí, kde sú prítomné v nízkych koncentráciách a pri teplotách nad teplotou topenia hydridu skupiny -OH.

V tomto prípade sú atómy vodíka prítomných v horčíka hydrid (MGH ₂ ), sa viažu na -OH skupín, ktoré tvoria vodu. Voľný horčík môže prijímať halogén, ktorý často sprevádza alkylovú molekulu, ktorá sa má viazať na uhľovodíkový reťazec.

riziká

Reakcia s vodou

Ako už bolo uvedené, hydrid horečnatý je látka, ktorá veľmi ľahko a prudko reaguje s vodou a má schopnosť explodovať vo vyšších koncentráciách.

K tomu dochádza, pretože jeho exotermická reakcia vytvára dostatok tepla na zapálenie plynného vodíka uvoľňovaného pri rozkladnej reakcii, čo vedie k dosť nebezpečnej reťazovej reakcii.

Je samozápalný

Hydrid horečnatý je tiež samozápalný, čo znamená, že sa môže spontánne vznietiť v prítomnosti vlhkého vzduchu, pričom vytvára oxid horečnatý a vodu.

Vdýchnutie v pevnom stave alebo kontakt s jeho parami sa neodporúča: látka v jej prirodzenom stave a produkty rozkladu môžu spôsobiť vážne zranenia alebo dokonca smrť.

Môže vytvárať korozívne roztoky pri kontakte s vodou a jej kontaminácii. Styk s pokožkou a očami sa neodporúča a tiež spôsobuje podráždenie slizníc.

Ukázalo sa, že hydrid horečnatý nespôsobuje chronické účinky na zdravie, ako je rakovina, reprodukčné vady alebo iné fyzické alebo duševné následky, ale pri manipulácii s ním sa odporúča používať ochranné vybavenie (najmä respirátory alebo masky, kvôli jeho charakter jemného prášku).

Pri práci s touto látkou udržiavajte vlhkosť vzduchu na nízkej úrovni, uhaste všetky zdroje vznietenia a prepravujte ju v sudoch alebo iných nádobách.

Ak sa tomu dá vyhnúť, je potrebné sa vyhnúť práci s veľkými koncentráciami, pretože je možné, že dôjde k výbuchu.

Ak dôjde k rozliatiu hydridu horečnatého, pracovná plocha by sa mala izolovať a prach sa musí zbierať pomocou vákuového nástroja. Nikdy by ste nemali používať metódu suchého zametania; zvyšuje pravdepodobnosť určitej reakcie s hydridom.

Referencie

1. Zumdahl, SS (1998). Encyklopédia Britannica. Prevzaté z lokality britannica.com.
2. PubChem. (2005). PubChem otvorená chemická databáza. Prevzaté z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Safe Hydrogen, L. (2006). Kongres zelených áut. Prevzaté zo stránky greencarcongress.com.
4. Chemicals, C. (nd). Cameo Chemicals. Prevzaté z cameochemicals.noaa.gov.
5. Services, NJ (1987). New Jersey Department of Health and Senior Services. Prevzaté z nj.gov.