MAGNESIUM HIDRIDA: FORMULA, STRUKTUR DAN SIFAT - KIMIA - 2026

The hidrida magnesium (MGH ₂ formula molekul), adalah sebatian kimia yang mengandungi hidrogen berat 7.66%, dan dijumpai di dalam alam semula jadi sebagai kristal pepejal putih. Ia digunakan terutamanya untuk menyiapkan bahan kimia lain, walaupun telah juga dipelajari sebagai media penyimpanan berpotensi untuk hidrogen.

Ia tergolong dalam keluarga hidrida garam (atau ionik), yang ditentukan oleh ion H yang bercas negatif. Hidrida ini dianggap yang terbentuk dari logam alkali dan logam bumi alkali, tetapi dalam kes magnesium (dan berilium) mereka mempunyai ikatan kovalen, selain ionik yang menjadi ciri keluarga hidrida ini.

Model sel unit magnesium hidrida, MgH2.

Penyediaan dan formula

Magnesium hidrida terbentuk melalui hidrogenasi langsung logam magnesium (Mg) dalam keadaan tekanan dan suhu tinggi (200 atmosfera, 500 ºC) dengan pemangkin MgI ₂ . Reaksi anda bersamaan dengan:

Mg + H ₂ → MgH ₂

Pengeluaran MgH ₂ pada suhu yang lebih rendah dengan penggunaan magnesium nanokristalin yang dihasilkan di kilang bola juga telah diselidiki .

Terdapat juga kaedah penyediaan lain, tetapi mereka mewakili tindak balas kimia yang lebih kompleks (penghidrogenan magnesium-anthracene; tindak balas antara diethylmagnesium dengan hidrida lithium-aluminium; dan sebagai hasil daripada MGH ₂ kompleks ).

Struktur kimia

Atom ini mempunyai struktur rutil pada suhu bilik, dengan struktur kristal tetragonal. Ia mempunyai sekurang-kurangnya empat bentuk yang berbeza dalam keadaan tekanan tinggi, dan struktur bukan stoikiometrik dengan kekurangan hidrogen juga telah diperhatikan; yang terakhir hanya berlaku dalam jumlah zarah yang sangat kecil ketika terbentuk.

Seperti disebutkan di atas, ikatan yang terdapat dalam struktur rutil mempunyai sifat separa kovalen dan bukannya ionik murni seperti garam hidrida lain.

Ini menjadikan atom magnesium mempunyai bentuk sfera, terionisasi sepenuhnya, tetapi ion hidrida mempunyai struktur memanjang.

Sifat fizikal dan kimia

Fizikal

• Rupa: Kristal putih.
• Jisim Molar: 26.3209 g / mol
• Ketumpatan: 1.45 g / cm ³
• Titik lebur: 285 ° C terurai
• Kelarutan: Di dalam air ia terurai.

Sebatian kimia ini mempunyai berat molekul 26.321 g / mol, ketumpatan 1.45 g / cm3 dan mempunyai titik lebur 327 ºC.

Bahan Kimia

• Pelopor pembuatan bahan kimia lain.
• Penyimpanan hidrogen, sebagai sumber tenaga yang mungkin.
• Ejen pengurangan dalam sintesis organik.

Penting untuk menunjukkan bahawa sebatian ini tidak dapat dibawa ke keadaan cair, dan ketika dibawa ke titik lebur atau dimasukkan ke dalam air, ia akan terurai. Hidrida ini tidak larut dalam eter.

Ini adalah bahan yang sangat reaktif dan sangat mudah terbakar, dan juga bersifat piroforik, iaitu, ia boleh menyala secara spontan di udara. Ketiga-tiga syarat ini menunjukkan risiko keselamatan yang akan disebutkan di bahagian terakhir artikel ini.

Permohonan

Penyimpanan hidrogen

Magnesium hidrida bertindak balas dengan mudah dengan air untuk membentuk gas hidrogen, melalui tindak balas kimia berikut:

MgH ₂ + 2H ₂ O → 2H ₂ + Mg (OH) ₂

Selanjutnya, bahan ini terurai pada suhu 287 ° C dan tekanan 1 bar, seperti berikut:

MgH ₂ → Mg + H ₂

Oleh itu, penggunaan magnesium hidrida telah dicadangkan sebagai media penyimpanan hidrogen untuk penggunaan dan pengangkutannya.

Penghidrogenan dan dehidrogenasi sejumlah magnesium logam dicadangkan sebagai cara mengangkut kuantiti hidrogen gas, sehingga memastikan bahawa ia tidak bocor semasa pengangkutannya dan mewakili cara yang lebih selamat dan lebih praktikal daripada dengan penggunaan kapal tekanan tinggi. .

Tindak balas hidrogenasi dan dehidrogenasi

Walaupun suhu penguraian magnesium hidrida merupakan batasan penggunaannya, kaedah telah diusulkan untuk meningkatkan kinetik reaksi hidrogenasi dan dehidrogenasi. Salah satunya adalah dengan pengurangan ukuran zarah magnesium dengan penggunaan pengisar bola.

Lumpur

Selanjutnya, sistem telah dicadangkan yang menghasilkan magnesium hidrida dalam bentuk enapcemar (lebih terkawal dan lebih selamat daripada yang ada dalam serbuk atau zarah pepejal lain), yang akan ditindak balas dengan air untuk mendapatkan hidrogen yang diinginkan.

Dianggarkan bahawa enapcemar yang disebutkan di atas akan dibentuk oleh hidrida tanah halus, dilindungi dengan lapisan pelindung minyak dan digantung dalam agen penyebaran untuk memastikan bahawa ia mengekalkan konsistensinya tanpa kehilangan bahan, dan bahawa ia tidak menyerap kelembapan dari persekitaran.

Enapcemar ini mempunyai kelebihan bahawa ia dapat dipompa melalui pam diesel, petrol atau air biasa, menjadikan cadangan ini ekonomis dan efisien.

Sel bahan api

Magnesium hidrida dapat dilaksanakan dalam produksi sel bahan bakar maju, dan juga dalam pembuatan bateri dan penyimpanan tenaga.

Pengangkutan dan tenaga

Selama beberapa dekad yang lalu, penggunaan hidrogen sebagai sumber tenaga telah dipertimbangkan. Pelaksanaan hidrogen sebagai bahan bakar memerlukan mencari sistem penyimpanan yang selamat dan terbalik dengan kapasiti volumetrik tinggi (kuantiti hidrogen per unit isipadu) dan gravimetrik (kuantiti hidrogen per unit jisim).

Alkilasi

Alkilasi (menambahkan kumpulan alkil CH ₃ R) sebatian organik dalam medium asas, di mana kumpulan -OH terdapat pada kepekatan rendah dan pada suhu di atas titik lebur hidrida.

Dalam kes ini, hidrogen yang terdapat dalam magnesium hidrida (MgH ₂ ), mengikat kepada kumpulan -OH, membentuk air. Magnesium bebas dapat menerima halogen yang sering menyertai molekul alkil yang bertujuan untuk mengikat ke rantai hidrokarbon.

Risiko

Tindak balas dengan air

Seperti yang telah disebutkan, magnesium hidrida adalah bahan yang bertindak balas dengan sangat mudah dan kasar dengan air, menunjukkan kemampuan untuk meletup pada kepekatan yang lebih tinggi.

Ini berlaku kerana tindak balas eksotermiknya menghasilkan haba yang cukup untuk menyalakan gas hidrogen yang dibebaskan dalam tindak balas penguraian, yang membawa kepada tindak balas rantai yang agak berbahaya.

Ia adalah piroforik

Magnesium hidrida juga bersifat piroforik, yang bermaksud bahawa ia dapat menyala secara spontan di hadapan udara lembap, membentuk magnesium oksida dan air.

Penyedutan dalam keadaan pepejal atau sentuhan dengan wapnya tidak digalakkan: bahan dalam keadaan semula jadi dan produk penguraiannya boleh menyebabkan kecederaan serius atau bahkan kematian.

Ia boleh menghasilkan larutan menghakis jika terkena air dan pencemarannya. Tidak bersentuhan dengan kulit dan mata, dan juga menyebabkan kerengsaan pada selaput lendir.

Magnesium hidrida belum terbukti menyebabkan kesan kesihatan yang kronik, seperti barah, kecacatan pembiakan atau akibat fizikal atau mental yang lain, tetapi penggunaan peralatan pelindung disyorkan semasa menanganinya (terutama alat pernafasan atau topeng, kerana watak serbuk halus).

Semasa bekerja dengan bahan ini, jaga kelembapan udara pada tahap rendah, padamkan semua sumber pencucuhan dan bawa ke dalam tong atau bekas bekas lain.

Bekerja dengan kepekatan besar bahan ini harus selalu dielakkan apabila dapat dielakkan, kerana kemungkinan ledakan berkurang dengan ketara.

Sekiranya berlaku tumpahan magnesium hidrida, kawasan kerja harus diasingkan dan habuk dikumpulkan dengan alat vakum. Anda tidak boleh menggunakan kaedah sapuan kering; meningkatkan kemungkinan reaksi dengan hidrida.

Rujukan

1. Zumdahl, SS (1998). Ensiklopedia Britannica. Diambil dari britannica.com.
2. PubChem. (2005). Pangkalan Data Kimia Terbuka PubChem. Diambil dari pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Safe Hydrogen, L. (2006). Kongres Kereta Hijau. Diambil dari greencarcongress.com.
4. Bahan Kimia, C. (nd). Bahan Kimia Cameo. Diambil dari cameochemicals.noaa.gov.
5. Perkhidmatan, NJ (1987). Jabatan Kesihatan dan Perkhidmatan Kanan New Jersey. Diambil dari nj.gov.