MAGNESIUMHYDRID: FORMEL, STRUKTUR UND EIGENSCHAFTEN - CHEMIE - 2024

Das Magnesiumhydrid (MgH ₂ -Molekularformel ) ist eine chemische Verbindung, die ein Wasserstoffgewicht von 7,66% enthält und in der Natur als weißer kristalliner Feststoff vorkommt. Es wird hauptsächlich zur Herstellung anderer chemischer Substanzen verwendet, obwohl es auch als potenzielles Speichermedium für Wasserstoff untersucht wurde.

Es gehört zur Familie der Salz- (oder Ionen-) Hydride, die durch ein negativ geladenes H-Ion definiert sind. Diese Hydride gelten als solche, die aus Alkalimetallen und Erdalkalimetallen gebildet werden. Im Fall von Magnesium (und Beryllium) weisen sie jedoch zusätzlich zu den Ionen, die diese Hydridfamilie charakterisieren, kovalente Bindungen auf.

Elementarzellenmodell von Magnesiumhydrid, MgH2.

Vorbereitung und Formel

Magnesiumhydrid wird durch direkte Hydrierung von metallischem Magnesium (Mg) unter Bedingungen von hohem Druck und hoher Temperatur (200 Atmosphären, 500 ° C) mit einem MgI ₂ -Katalysator gebildet . Ihre Reaktion entspricht:

Mg + H ₂ → MgH ₂

Die Herstellung von MgH ₂ bei niedrigeren Temperaturen unter Verwendung von nanokristallinem Magnesium, das in Kugelmühlen hergestellt wird, wurde ebenfalls untersucht .

Es gibt auch andere Herstellungsverfahren, die jedoch komplexere chemische Reaktionen darstellen (Hydrierung von Magnesium-Anthracen; Reaktion zwischen Diethylmagnesium mit Lithium-Aluminiumhydrid und als Produkt eines MgH ₂ -Komplexes ).

Chemische Struktur

Dieses Atom hat bei Raumtemperatur eine Rutilstruktur mit einer tetragonalen Kristallstruktur. Es hat unter Hochdruckbedingungen mindestens vier verschiedene Formen, und es wurde auch eine nichtstöchiometrische Struktur mit Wasserstoffmängeln beobachtet; Letzteres tritt nur in sehr geringen Partikelmengen auf, wenn es gebildet wird.

Wie oben erwähnt, haben die Bindungen, die in der Rutilstruktur existieren, teilweise kovalente Eigenschaften, anstatt wie andere Salzhydride rein ionisch zu sein.

Dadurch hat das Magnesiumatom eine Kugelform, die vollständig ionisiert ist, aber sein Hydridion hat eine längliche Struktur.

Physikalische und chemische Eigenschaften

Körperlich

• Aussehen: Weiße Kristalle.
• Molmasse: 26,3209 g / mol
• Dichte: 1,45 g / cm ³
• Schmelzpunkt: 285 ° C zersetzt sich
• Löslichkeit: In Wasser zersetzt es sich.

Diese chemische Verbindung hat ein Molekulargewicht von 26,321 g / mol, eine Dichte von 1,45 g / cm³ und einen Schmelzpunkt von 327ºC.

Chemisch

• Vorläufer für die Herstellung anderer chemischer Substanzen.
• Wasserstoffspeicher als mögliche Energiequelle.
• Reduktionsmittel in der organischen Synthese.

Es ist wichtig darauf hinzuweisen, dass diese Verbindung nicht in einen flüssigen Zustand gebracht werden kann und sich zersetzt, wenn sie auf ihren Schmelzpunkt gebracht oder in Wasser eingeführt wird. Dieses Hydrid ist in Ether unlöslich.

Es ist eine hochreaktive und leicht entzündliche Substanz, und es ist auch pyrophor, dh es kann sich in der Luft spontan entzünden. Diese drei Bedingungen stellen Sicherheitsrisiken dar, die im letzten Abschnitt dieses Artikels erwähnt werden.

Anwendungen

Wasserstoffspeicherung

Magnesiumhydrid reagiert leicht mit Wasser unter Bildung von Wasserstoffgas durch die folgende chemische Reaktion:

MgH ₂ + 2H ₂ O → 2H ₂ + Mg (OH) ₂

Weiterhin zersetzt sich diese Substanz bei einer Temperatur von 287 ° C und einem Druck von 1 bar wie folgt:

MgH ₂ → Mg + H ₂

Daher wurde die Verwendung von Magnesiumhydrid als Wasserstoffspeichermedium für seine Verwendung und seinen Transport vorgeschlagen.

Die Hydrierung und Dehydrierung einer Menge metallischen Magnesiums wird als Transportmittel für gasförmigen Wasserstoff vorgeschlagen, um sicherzustellen, dass dieser während des Transports nicht ausläuft, und stellt einen sichereren und praktischeren Weg dar als bei Verwendung von Hochdruckbehältern. .

Hydrierungs- und Dehydrierungsreaktionen

Obwohl die Zersetzungstemperatur von Magnesiumhydrid eine Einschränkung für seine Verwendung darstellt, wurden Verfahren vorgeschlagen, um die Kinetik von Hydrierungs- und Dehydrierungsreaktionen zu verbessern. Eine davon ist die Verringerung der Größe der Magnesiumteilchen unter Verwendung von Kugelmühlen.

Schlamm

Darüber hinaus wurde ein System vorgeschlagen, das ein Magnesiumhydrid in Form von Schlamm erzeugt (handlicher und sicherer als das in Pulver oder anderen festen Partikeln), das mit Wasser umgesetzt wird, um den gewünschten Wasserstoff zu erhalten.

Es wird geschätzt, dass der vorgenannte Schlamm durch ein fein gemahlenes Hydrid gebildet wird, das mit einer Schutzschicht aus Ölen geschützt und in Dispergiermitteln suspendiert ist, um sicherzustellen, dass er seine Konsistenz ohne Materialverlust beibehält und keine Feuchtigkeit aus der Umgebung absorbiert.

Dieser Schlamm hat den Vorteil, dass er durch jede gängige Diesel-, Benzin- oder Wasserpumpe gepumpt werden kann, was diesen Vorschlag sowohl wirtschaftlich als auch effizient macht.

Brennstoffzellen

Magnesiumhydrid kann bei der Herstellung fortschrittlicher Brennstoffzellen sowie bei der Herstellung von Batterien und Energiespeichern eingesetzt werden.

Verkehr und Energie

In den letzten Jahrzehnten wurde die Verwendung von Wasserstoff als Energiequelle in Betracht gezogen. Die Implementierung von Wasserstoff als Kraftstoff erfordert die Suche nach sicheren und reversiblen Speichersystemen mit hohen Volumenkapazitäten (Wasserstoffmenge pro Volumeneinheit) und gravimetrischen (Wasserstoffmenge pro Masseneinheit).

Alkylierung

Alkylierung (Zugabe von CH ₃ R -Alkylgruppen ) von organischen Verbindungen in einem basischen Medium, wobei -OH-Gruppen in geringen Konzentrationen und bei Temperaturen über dem Schmelzpunkt des Hydrids vorliegen.

In diesem Fall binden die im Magnesiumhydrid (MgH ₂ ) vorhandenen Wasserstoffatome an die -OH-Gruppen und bilden Wasser. Freies Magnesium kann das Halogen erhalten, das häufig das Alkylmolekül begleitet, das an die Kohlenwasserstoffkette binden soll.

Risiken

Reaktion mit Wasser

Wie bereits erwähnt, ist Magnesiumhydrid eine Substanz, die sehr leicht und heftig mit Wasser reagiert und in höheren Konzentrationen explodieren kann.

Dies liegt daran, dass seine exotherme Reaktion genug Wärme erzeugt, um das bei der Zersetzungsreaktion freigesetzte Wasserstoffgas zu entzünden, was zu einer ziemlich gefährlichen Kettenreaktion führt.

Es ist pyrophor

Magnesiumhydrid ist auch pyrophor, was bedeutet, dass es sich in Gegenwart feuchter Luft spontan entzünden und Magnesiumoxid und Wasser bilden kann.

Das Einatmen im festen Zustand oder der Kontakt mit seinen Dämpfen wird nicht empfohlen: Der Stoff in seinem natürlichen Zustand und seine Zersetzungsprodukte können schwere Verletzungen oder sogar den Tod verursachen.

Bei Kontakt mit Wasser und dessen Verunreinigung können ätzende Lösungen entstehen. Kontakt mit Haut und Augen wird nicht empfohlen und führt auch zu Reizungen der Schleimhäute.

Es wurde nicht nachgewiesen, dass Magnesiumhydrid chronische gesundheitliche Auswirkungen wie Krebs, Fortpflanzungsstörungen oder andere körperliche oder geistige Folgen hat. Aufgrund seiner Verwendung wird jedoch die Verwendung von Schutzausrüstung empfohlen (insbesondere Atemschutzmasken oder Masken) feiner Pulvercharakter).

Halten Sie bei der Arbeit mit diesem Stoff die Luftfeuchtigkeit niedrig, löschen Sie alle Zündquellen und transportieren Sie sie in Fässern oder anderen Behälterbehältern.

Arbeiten mit hohen Konzentrationen dieses Stoffes sollten immer dann vermieden werden, wenn dies vermieden werden kann, da die Möglichkeit einer Explosion erheblich verringert wird.

Sollte Magnesiumhydrid verschüttet werden, sollte der Arbeitsbereich isoliert und der Staub mit einem Vakuumwerkzeug gesammelt werden. Sie sollten niemals die Trockenfeger-Methode verwenden. erhöht die Wahrscheinlichkeit einer Reaktion mit dem Hydrid.

Verweise

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