HYDRID HOŘEČNATÝ: SLOŽENÍ, STRUKTURA A VLASTNOSTI - CHEMIE - 2025

Hydrid hořčíku (MGH ₂ molekulární vzorec), je chemická sloučenina obsahující hmotnostním vodík 7,66%, a nachází se v přírodě, jako bílé krystalické pevné látky. Používá se hlavně k přípravě dalších chemických látek, i když se také zkoumalo jako potenciální úložné médium pro vodík.

Patří do rodiny fyziologických (nebo iontových) hydridů, které jsou definovány záporně nabitým H-iontem. Tyto hydridy jsou považovány za hydridy, které jsou vytvořeny z alkalických kovů a kovů alkalických zemin, ale v případě hořčíku (a berylia) mají kovalentní vazby, kromě těch iontových, které charakterizují tuto rodinu hydridů.

Jednotkový buněčný model hydridu hořečnatého, MgH2.

Příprava a složení

Hydrid hořečnatý je vytvořen prostřednictvím přímé hydrogenace kovového hořčíku (Mg), v podmínkách vysokého tlaku a teploty (200 atmosfér, 500 ° C) s Mgl ₂ katalyzátoru. Vaše reakce odpovídá:

Mg + H ₂ → MGH ₂

Výroba MGH ₂ při nižších teplotách s využitím nanokrystalického hořčíku vyrobeného v kulových mlýnech byla rovněž zkoumána.

Existují i jiné metody přípravy, ale představují komplexnější chemické reakce (hydrogenace hořečnatého-anthracenu, se reakce mezi diethylhořčí s lithiumaluminiumhydridu a jako produktu z odstavce a MGH ₂ komplex).

Chemická struktura

Tento atom má rutilovou strukturu při teplotě místnosti s tetragonální krystalickou strukturou. Má za podmínek vysokého tlaku nejméně čtyři různé formy a byla také pozorována nestechiometrická struktura s nedostatkem vodíku; K posledně jmenovaným dochází pouze ve velmi malém množství částic, když se vytvoří.

Jak je uvedeno výše, vazby, které existují ve struktuře rutilu, mají spíše kovalentní vlastnosti než čistě iontové jako jiné hydridy solí.

To způsobuje, že atom hořčíku má kulovitý tvar, plně ionizovaný, ale jeho hydridový ion má protáhlou strukturu.

Fyzikální a chemické vlastnosti

Fyzický

• Vzhled: Bílé krystaly.
• Molární hmotnost: 26,3209 g / mol
• Hustota: 1,45 g / cm ³
• Bod tání: 285 ° C se rozkládá
• Rozpustnost: Ve vodě se rozkládá.

Tato chemická sloučenina má molekulovou hmotnost 26,321 g / mol, hustotu 1,45 g / cm3 a má teplotu tání 327 ° C.

Chemikálie

• Prekurzor pro výrobu jiných chemických látek.
• Skladování vodíku, jako možný zdroj energie.
• Redukční činidlo v organické syntéze.

Je důležité zdůraznit, že tato sloučenina nemůže být uvedena do kapalného stavu, a když je uvedena do bodu tání nebo zaváděna do vody, rozkládá se. Tento hydrid je nerozpustný v etheru.

Je to vysoce reaktivní a vysoce hořlavá látka a je také samozápalná, to znamená, že se může samovolně vznítit ve vzduchu. Tyto tři podmínky představují bezpečnostní rizika, která budou uvedena v poslední části tohoto článku.

Aplikace

Skladování vodíku

Hydrid hořečnatý snadno reaguje s vodou za vzniku plynného vodíku následující chemickou reakcí:

MGH ₂ + 2 H ₂ O → 2H ₂ + Mg (OH) ₂

Dále se tato látka rozkládá při teplotě 287 ° C a tlaku 1 bar následovně:

MGH ₂ → Mg + H ₂

Proto bylo použití hydridu hořečnatého navrženo jako médium pro uchovávání vodíku pro jeho použití a transport.

Hydrogenace a dehydrogenace určitého množství kovového hořčíku je navržena jako způsob přepravy množství plynného vodíku, čímž je zajištěno, že během přepravy neteče, a představuje bezpečnější a praktičtější způsob, než při použití vysokotlakých nádob..

Hydrogenace a dehydrogenace

Navzdory skutečnosti, že teplota rozkladu hydridu hořečnatého představuje omezení pro jeho použití, byly navrženy způsoby ke zlepšení kinetiky hydrogenačních a dehydrogenačních reakcí. Jedním z nich je snížení velikosti hořčíkové částice pomocí kulových mlýnů.

Bláto

Dále byl navržen systém, který produkuje hydrid hořečnatý ve formě kalu (lépe zvládnutelného a bezpečnějšího než v prášku nebo jiných pevných částicích), který by reagoval s vodou za získání požadovaného vodíku.

Odhaduje se, že výše uvedený kal bude tvořen jemně mletým hydridem, chráněným ochrannou vrstvou olejů a suspendovaným v dispergačních činidlech, aby se zajistilo, že si udržuje svou konzistenci bez ztráty materiálu a že neabsorbuje vlhkost z okolí.

Tento kal má výhodu v tom, že může být čerpán prostřednictvím jakéhokoli běžného dieselového, benzínového nebo vodního čerpadla, což činí tento návrh hospodárným a zároveň efektivním.

Palivové články

Hydrid hořečnatý může být implementován do výroby pokročilých palivových článků a také do vytváření baterií a ukládání energie.

Doprava a energie

Během posledních desetiletí bylo zvažováno použití vodíku jako zdroje energie. Implementace vodíku jako paliva vyžaduje nalezení bezpečných a reverzibilních skladovacích systémů s vysokými objemovými kapacitami (množství vodíku na jednotku objemu) a gravimetrickými (množství vodíku na jednotku hmotnosti).

Alkylace

Alkylace (přidáním CH ₃ R alkylové skupiny) organických sloučenin v bazickém prostředí, kde jsou přítomny v nízkých koncentracích a při teplotách nad teplotou tání hydridu skupiny -OH.

V tomto případě jsou atomy vodíku přítomných v hořčíku hydrid (MGH ₂), se váží na -OH skupin, které tvoří vodu. Volný hořčík může přijmout halogen, který často doprovází alkylovou molekulu, která se má vázat na uhlovodíkový řetězec.

Rizika

Reakce s vodou

Jak již bylo zmíněno, hydrid hořečnatý je látka, která velmi snadno a násilně reaguje s vodou a má schopnost explodovat ve vyšších koncentracích.

K tomu dochází, protože jeho exotermická reakce vytváří dostatek tepla k zapálení plynného vodíku uvolněného při rozkladné reakci, což vede k poměrně nebezpečné řetězové reakci.

Je to samozápalné

Hydrid hořečnatý je také samozápalný, což znamená, že se může spontánně vznítit v přítomnosti vlhkého vzduchu a vytvářet oxid hořečnatý a vodu.

Vdechování v pevném stavu nebo styk s parami se nedoporučuje: látka v přirozeném stavu a produkty rozkladu mohou způsobit vážná zranění nebo dokonce smrt.

Může vytvářet korozivní roztoky ve styku s vodou a její kontaminaci. Nedoporučuje se kontakt s kůží a očima a také způsobuje podráždění sliznic.

Ukázalo se, že hydrid hořečnatý nezpůsobuje chronické účinky na zdraví, jako je rakovina, reprodukční vady nebo jiné fyzické nebo duševní následky, ale při manipulaci s ním se doporučuje používat ochranné vybavení (zejména respirátory nebo masky, kvůli jeho charakter jemného prášku).

Při práci s touto látkou udržujte vlhkost vzduchu na nízkých úrovních, uhaste všechny zdroje vznícení a přepravujte jej v sudech nebo jiných nádobách.

Práce s velkými koncentracemi této látky by se měla vždy vyvarovat, pokud se jí lze vyhnout, protože je výrazně snížena možnost výbuchu.

Dojde-li k úniku hydridu hořečnatého, měla by být pracovní plocha izolována a prach nasát pomocí vakuového nástroje. Nikdy byste neměli používat metodu suchého zametání; zvyšuje šance na nějakou reakci s hydridem.

Reference

1. Zumdahl, SS (1998). Encyklopedie Britannica. Převzato z britannica.com.
2. PubChem. (2005). PubChem otevřená chemická databáze. Převzato z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Safe Hydrogen, L. (2006). Kongres zelených aut. Převzato z greencarcongress.com.
4. Chemicals, C. (nd). Cameo Chemicals. Převzato z cameochemicals.noaa.gov.
5. Services, NJ (1987). New Jersey ministerstvo zdravotnictví a služeb pro seniory. Převzato z nj.gov.