- Valmistus ja kaava
- Kemiallinen rakenne
- Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
- fyysinen
- kemiallinen
- Sovellukset
- Vetyvarastointi
- Hydrogeeni- ja dehydrausreaktiot
- Muta
- Polttokennot
- Liikenne ja energia
- alkylointi
- riskit
- Reaktio veden kanssa
- Se on pyroforinen
- Viitteet
Magnesium hydridi (Mgh 2 molekyylikaava), on kemiallinen yhdiste, joka sisältää vetyä painosta 7,66%, ja esiintyy luonnossa valkoisena kiteisenä kiinteänä aineena. Sitä käytetään pääasiassa muiden kemiallisten aineiden valmistukseen, vaikka sitä on myös tutkittu potentiaalisena vedyn varastointivälineenä.
Se kuuluu suolaliuosten (tai ionisten) hydridien perheeseen, ne, jotka määrittelee negatiivisesti varautunut H-ioni. Näitä hydridejä pidetään alkalimetallien ja maa-alkalimetallien muodostuvina, mutta magnesiumin (ja berylliumin) tapauksessa niillä on kovalenttisia sidoksia niiden ionien lisäksi, jotka karakterisoivat tätä hydridiryhmää.
Magnesiumhydridin yksikkösolumalli, MgH2.
Valmistus ja kaava
Magnesium hydridi muodostetaan suoraan hydraamalla metallisen magnesiumin (Mg) olosuhteissa korkeassa paineessa ja lämpötilassa (200 atmosfääriä, 500 ° C), jossa on Mgl 2 katalyytti. Reaktionne vastaa:
Mg + H 2 → Mgh 2
Tuotannon Mgh 2 alemmissa lämpötiloissa käyttämällä nanokiteisen magnesiumin tuotetun kuulamyllyissä on myös tutkittu.
On olemassa myös muita valmistusmenetelmiä, mutta ne edustavat monimutkaisempia kemiallisia reaktioita (hydraus magnesium-antraseeni, välinen reaktio dietyylimagnesium kanssa litiumalumiinihydridiä, ja tuotteena on MGH 2 kompleksi).
Kemiallinen rakenne
Tällä atomilla on rutiilirakenne huoneenlämpötilassa, ja siinä on tetragonaalinen kiteinen rakenne. Sillä on ainakin neljä erilaista muotoa korkeapaineolosuhteissa, ja myös ei-stökiometrinen rakenne, jossa on vetyvajeita; jälkimmäistä esiintyy vain hyvin pienissä määrin hiukkasia, kun se muodostuu.
Kuten edellä mainittiin, rutiilirakenteessa olevilla sidoksilla on osittain kovalenttisia ominaisuuksia sen sijaan, että ne olisivat puhtaasti ionisia kuten muut suolahydridit.
Tämä tekee magnesiumiatomista pallomaisen muodon, täysin ionisoituneen, mutta sen hydridionilla on pitkänomainen rakenne.
Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
fyysinen
- Ulkonäkö: Valkoiset kiteet.
- Molaarinen massa: 26,3209 g / mol
- Tiheys: 1,45 g / cm 3
- Sulamispiste: 285 ° C hajoaa
- Liukoisuus: Vedessä se hajoaa.
Tämän kemiallisen yhdisteen molekyylipaino on 26,321 g / mol, tiheys 1,45 g / cm3 ja sulamispiste on 327 ° C.
kemiallinen
- Esiaste muiden kemiallisten aineiden valmistukseen.
- Vetyvarastointi mahdollisena energianlähteenä.
- Pelkistin orgaanisessa synteesissä.
On tärkeää huomata, että tätä yhdistettä ei voida saattaa nestemäiseen tilaan, ja kun se saatetaan sulamispisteeseen tai viedään veteen, se hajoaa. Tämä hydridi on liukenematon eetteriin.
Se on erittäin reaktiivinen ja helposti syttyvä aine, ja se on myös pyroforinen, ts. Se voi syttyä itsestään ilmassa. Nämä kolme ehtoa edustavat tietoturvariskejä, jotka mainitaan tämän artikkelin viimeisessä osassa.
Sovellukset
Vetyvarastointi
Magnesiumhydridi reagoi helposti veden kanssa muodostaen vetykaasua seuraavan kemiallisen reaktion kautta:
MGH 2 + 2H 2 O → 2H 2 + Mg (OH) 2
Lisäksi tämä aine hajoaa 287 ° C: n lämpötilassa ja 1 bar: n paineessa seuraavasti:
MGH 2 → Mg + H 2
Siksi magnesiumhydridin käyttöä on ehdotettu vedyn varastointiväliaineena sen käyttöä ja kuljetusta varten.
Tietyn määrän metallisen magnesiumin hydrausta ja vedenpoistoa ehdotetaan tapaa kuljettaa kaasumaista vetymääriä varmistaen siten, että se ei vuoda kuljetuksen aikana, ja se edustaa turvallisempaa ja käytännöllisempää tapaa kuin käyttämällä korkeapaineastioita..
Hydrogeeni- ja dehydrausreaktiot
Huolimatta siitä, että magnesiumhydridin hajoamislämpötila edustaa sen käytön rajoitusta, on ehdotettu menetelmiä hydraus- ja dehydrausreaktioiden kinetiikan parantamiseksi. Yksi näistä on magnesiumhiukkasten koon pienentäminen käyttämällä kuulamyllyjä.
Muta
Lisäksi on ehdotettu järjestelmää, joka tuottaa magnesiumhydridin lietteen muodossa (hallittavissa ja turvallisempi kuin jauheessa tai muissa kiinteissä hiukkasissa), joka saatettaisiin reagoimaan veden kanssa halutun vedyn aikaansaamiseksi.
Arvioidaan, että edellä mainittu liete muodostuu hienoksi jauhetusta hydridistä, suojataan öljyjen suojakerroksella ja suspendoidaan dispergointiaineisiin sen varmistamiseksi, että se säilyttää konsistenssinsa ilman materiaalin menetyksiä ja ettei se ime ympäristön kosteutta.
Tämän lietteen etuna on, että se voidaan pumpata minkä tahansa tavallisen diesel-, bensiini- tai vesipumpun läpi, mikä tekee tästä ehdotuksesta taloudellisen ja tehokkaan.
Polttokennot
Magnesiumhydridi voidaan toteuttaa edistyneiden polttokennojen tuotannossa sekä myös paristojen ja energian varastoinnin luomisessa.
Liikenne ja energia
Viime vuosikymmeninä vedyn käyttöä energialähteenä on harkittu. Vedyn käyttöönotto polttoaineena vaatii turvallisten ja käännettävien varastointijärjestelmien löytämistä, joilla on suuret tilavuuskapasiteetit (vedyn määrä tilavuusyksikköä kohti) ja gravimetriset (vedyn määrä massayksikköä kohti).
alkylointi
Alkylointi (lisäämällä CH 3 R -alkyyliryhmällä) orgaanisten yhdisteiden emäksisessä väliaineessa, jossa -OH-ryhmiä on läsnä pieninä pitoisuuksina, ja korkeammissa lämpötiloissa sulamispisteen ollessa.
Tässä tapauksessa vetyä esittää magnesium-isobutyylialumiinihydridiä (MGH 2), sitoutuvat OH-ryhmää, jolloin muodostuu vettä. Vapaa magnesium voi vastaanottaa halogeenin, joka usein seuraa alkyylimolekyylin, jonka on tarkoitus sitoutua hiilivetyketjuun.
riskit
Reaktio veden kanssa
Kuten jo mainittiin, magnesiumhydridi on aine, joka reagoi erittäin helposti ja voimakkaasti veden kanssa, ja sillä on kyky räjähtää suurempina pitoisuuksina.
Tämä tapahtuu, koska sen eksoterminen reaktio tuottaa tarpeeksi lämpöä hajotusreaktiossa vapautuneen vetykaasun sytyttämiseksi, mikä johtaa melko vaaralliseen ketjureaktioon.
Se on pyroforinen
Magnesiumhydridi on myös pyroforinen, mikä tarkoittaa, että se voi itsestään syttyä kostean ilman läsnä ollessa muodostaen magnesiumoksidia ja vettä.
Hengittämistä kiinteässä tilassa tai kosketusta sen höyryjen kanssa ei suositella: aine luonnollisessa tilassaan ja sen hajoamistuotteet voivat aiheuttaa vakavia vammoja tai jopa kuoleman.
Se voi tuottaa syövyttäviä ratkaisuja joutuessaan kosketuksiin veden ja sen saastumisen kanssa. Kosketusta ihon ja silmien kanssa ei suositella, ja se myös ärsyttää limakalvoja.
Magnesiumhydridin ei ole osoitettu aiheuttavan kroonisia terveysvaikutuksia, kuten syöpää, lisääntymisvaurioita tai muita fyysisiä tai henkisiä seurauksia, mutta sen käsittelyssä on suositeltavaa käyttää suojavarusteita (erityisesti hengityssuojaimia tai naamioita) hieno jauhemerkki).
Kun työskentelet tämän aineen kanssa, pidä ilman kosteus alhaisella tasolla, sammuta kaikki sytytyslähteet ja kuljeta se tynnyreissä tai muissa säiliöissä.
Työskentelyä tämän aineen suurten pitoisuuksien kanssa tulisi aina välttää, kun se voidaan välttää, koska räjähdyksen mahdollisuus vähenee huomattavasti.
Jos magnesiumhydridivuotoa tapahtuu, työalue tulee eristää ja pöly kerätä tyhjiötyökalulla. Älä koskaan käytä kuivapesulaitetta; lisää jonkin verran reaktiota hydridin kanssa.
Viitteet
- Zumdahl, SS (1998). Encyclopedia Britannica. Otettu britannica.com-sivustolta.
- Pubchem. (2005). PubChem avoin kemian tietokanta. Otettu pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Safe Hydrogen, L. (2006). Vihreän auton kongressi. Otettu greencarcongress.com -sivustolta.
- Chemicals, C. (toinen). Cameo Chemicals. Otettu kamerokemiasta.noaa.gov.
- Services, NJ (1987). New Jerseyn terveys- ja vanhusten osasto. Otettu nj.gov.