HIDRUR DE MAGNESI: FÓRMULA, ESTRUCTURA I PROPIETATS - QUIMICA - 2026

El hidrur de magnesi (MGH ₂ de fórmula molecular), és un compost químic amb contingut de pes en hidrogen d'un 7.66%, i trobat en la naturalesa com un sòlid cristal·lí blanc. És utilitzat principalment per preparar altres substàncies químiques, encara que també ha estat estudiat com un potencial mitjà d'emmagatzematge per a l'hidrogen.

Pertany a la família dels hidrurs salins (o iònics), aquells definits per un ió H- carregat negativament. Aquests hidrurs es consideren aquells que es formen a partir dels metalls alcalins i els metalls alcalins terris, però en el cas de l'magnesi (i el beril·li) posseeixen unions covalents, a més d'aquelles iòniques que caracteritzen aquesta família d'hidrurs.

Model de cel·la unitària d'hidrur de magnesi, MgH2.

Preparació i fórmula

El hidrur de magnesi es forma a través de la hidrogenació directa de l'magnesi (Mg) metàl·lic en condicions d'alta pressió i temperatura (200 atmosferes, 500 ºC) amb un catalitzador MGI ₂. El seu reacicón equival a:

Mg + H ₂ → mgh ₂

També s'ha investigat la producció de mgh ₂ a menors temperatures amb l'ús de magnesi nano- cristal·lí produït en molins de bola.

Existeixen també altres mètodes de preparació, però representen reaccions químiques més complexes (hidrogenació de l'magnesi-antracè, la reacció entre dietilmagnesio amb hidrur liti-alumini, i com a producte d'un complex mgh ₂).

estructura química

Aquest àtom posseeix una estructura de rútil a temperatura ambient, amb una estructura cristal·lina tetragonal. Posseeix a l'almenys quatre formes diferents en condicions d'alta pressió, ia més s'ha observat una estructura no-estequiomètrica amb deficiències d'hidrogen; aquesta última només es presenta en quantitats molt petites de partícules a l'formar-se.

Com es va esmentar anteriorment, els enllaços que hi ha en l'estructura de rútil tenen propietats parcialment covalents en lloc de ser purament iònics, com altres hidrurs salins.

Això fa que l'àtom de magnesi posseeixi una forma esfèrica, totalment ionitzada, però que el seu ió hidrur sigui d'estructura allargada.

Propietats físiques i químiques

Físiques

• Aparença: Cristalls blancs.
• Massa Molar: 26.3209 g / mol
• Densitat: 1.45 g / cm ³
• Punt de Fusió: 285 ° C es descompon
• Solubilitat: En aigua es descompon.

Aquest compost químic té un pes molecular de 26.321 g / mol, una densitat de 1.45 g / cm3 i posseeix un punt de fusió de 327 ° C.

químiques

• Precursor per a la fabricació d'altres substàncies químiques.
• Emmagatzematge d'hidrogen, com a possible font d'energia.
• Agent reductor en síntesi orgànica.

És important indicar que aquest compost no pot ser portat a estat líquid, i quan és portat o el seu punt de fusió o introduït en aigua, es descompon. Aquest hidrur és insoluble en èter.

És una substància altament reactiva i summament inflamable, ia més és pirofórica, és a dir, pot inflamar-se espontàniament en l'aire. Aquestes tres condicions representen riscos de seguretat que s'esmentaran en l'última secció d'aquest article.

usos

Emmagatzematge d'hidrogen

El hidrur de magnesi reacciona fàcilment amb aigua per formar gas hidrogen, a través de la següent reacció química:

Mgh ₂ + 2H ₂ O → 2H ₂ + Mg (OH) ₂

A més, aquesta substància es descompon a la temperatura de 287 ºC i pressió d'1 bar, de la següent manera:

Mgh ₂ → Mg + H ₂

Per l'anterior, s'ha proposat l'ús de l'hidrur de magnesi com a mitjà d'emmagatzematge d'hidrogen per al seu ús i transport.

Es planteja la hidrogenació i deshidrogenació d'una quantitat de magnesi metàl·lic com una manera de transportar quantitats d'hidrogen gasós, assegurant així que no hi hagi fuites d'ell mateix en el seu transport i representant una manera més segura i pràctic que amb l'ús de recipients d'alta pressió.

Reaccions d'hidrogenació i deshidrogenació

Tot i que la temperatura de descomposició de l'hidrur de magnesi representa una limitant per al seu ús, s'han plantejat mètodes per millorar la cinètica de les reaccions d'hidrogenació i deshidrogenació. Una d'aquestes és amb la reducció de la mida de la partícula de magnesi amb la utilització de molins de bola.

llot

A més, s'ha plantejat un sistema que produeixi un hidrur de magnesi en forma de fang (més manejable i segur que aquell en pols o altres partícules sòlides), el qual es faria reaccionar amb aigua per a l'obtenció de l'hidrogen desitjat.

S'estima que el fang anteriorment nomenat estaria format per un hidrur finament mòlt, protegit amb una capa protectora d'olis i suspès en agents dispersants per assegurar que mantingui la seva consistència sense pèrdues de material, i que no absorbeixi humitat de l'ambient.

Aquest fang té l'avantatge que pot ser bombejat a través de qualsevol bomba comuna de dièsel, gasolina o aigua, fent aquesta proposta econòmica més d'eficient.

Cèl·lules de combustible

El hidrur de magnesi pot ser implementat en la producció de cèl·lules avançades de combustible, i també en la creació de bateries i emmagatzematge d'energia.

Transport i energia

Durant les últimes dècades, s'ha considerat la utilització de l'hidrogen com a font d'energia. La implantació d'l'hidrogen com a combustible, requereix trobar sistemes d'emmagatzematge segura i reversible i amb elevades capacitats volumètriques (quantitat d'hidrogen per unitat de volum) i gravimètriques (quantitat d'hidrogen per unitat de massa).

alquilació

Alquilación (afegir grups llogo CH ₃ R) de compostos orgànics en medi bàsic, on hi ha presència de grups -OH en baixes concentracions i temperatures superiors a la del punt de fusió de l'hidrur.

En aquest cas els hidrògens presents en l'hidrur de magnesi (mgh ₂), s'uneixen als grups -OH formant aigua. El magnesi lliure pot rebre l'halogen que moltes vegades ve acompanyant a la molècula alquílica que es pretén unir la cadena hidrocarbonada.

Riscos

Reacció amb l'aigua

Com ja es va esmentar, l'hidrur de magnesi és una substància que reacciona molt fàcil i violentament amb l'aigua, presentant la capacitat d'explotar en concentracions majors.

Això passa perquè la seva reacció exotèrmica genera la calor suficient per fer ignició a el gas hidrogen alliberat en la reacció de descomposició, portant a una reacció en cadena bastant perillosa.

és pirofòric

El hidrur de magnesi també és pirofórico, la qual cosa vol dir que pot calar en flames espontàniament en presència d'aire humit, i forma òxid de magnesi i aigua.

No és recomanada la seva inhalació en estat sòlid o contacte amb els seus vapors: la substància en estat natural i els seus productes de descomposició poden causar greus ferides o fins i tot la mort.

Pot generar solucions corrosives en contacte amb aigua i contaminació de la mateixa. Contacte amb la pell i ulls no és recomanat, ia més genera irritació en les mucoses.

No s'ha demostrat que l'hidrur de magnesi pugui generar efectes crònics de salut, com ara el càncer, defectes reproductius o altres conseqüències físiques o mentals, però es recomana l'ús d'equips de protecció a l'manipular-(especialment respiradors o mascaretes, per la seva caràcter de fi pols).

Quan es treballi amb aquesta substància, s'ha de mantenir la humitat de l'aire a nivells baixos, apagar tots fonts d'ignició i transportar-lo en tambors o altres recipients contenidors.

Sempre s'ha d'evitar treballar amb concentracions grans d'aquesta substància quan pugui evitar-se, ja que la possibilitat d'una explosió disminueix significativament.

De presentar-se un vessament de l'hidrur de magnesi, ha d'aïllar-l'àrea de treball i recol·lectar la pols amb una eina aspiradora. Mai ha d'usar el mètode de rastreig en sec; incrementa les possibilitats d'alguna reacció amb l'hidrur.

referències

1. Zumdahl, SS (1998). Encyclopedia Britannica. Pres de britannica.com.
2. PubChem. (2005). PubChem Open Chemistry Database. Pres de pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Safe Hydrogen, L. (2006). Green Car Congress. Pres de greencarcongress.com.
4. Chemicals, C. (nd). Cameo Chemicals. Pres de cameochemicals.noaa.gov.
5. Services, NJ (1987). New Jersey Department of Health and Sènior Services. Pres de nj.gov.