MAGIE HYDRUA: CÔNG THỨC, CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT - HÓA HỌC - 2026

Các hydride magiê (MGH ₂ công thức phân tử), là một hợp chất hóa học có chứa một hydro nặng 7.66%, và tìm thấy trong tự nhiên như một màu trắng tinh thể rắn. Nó được sử dụng chủ yếu để điều chế các chất hóa học khác, mặc dù nó cũng đã được nghiên cứu như một phương tiện lưu trữ tiềm năng cho hydro.

Nó thuộc về họ hyđrua muối (hoặc ion), được xác định bởi một ion H tích điện âm. Những hyđrua này được coi là những chất được hình thành từ kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ, nhưng trong trường hợp của magiê (và berili) chúng có liên kết cộng hóa trị, ngoài những ion đặc trưng cho họ hyđrua này.

Mô hình tế bào đơn vị của magie hiđrua, MgH2.

Chuẩn bị và công thức

Magie hyđrua được tạo thành thông qua quá trình hydro hóa trực tiếp magiê kim loại (Mg) trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao (200 atm, 500 ° C) với chất xúc tác MgI ₂ . Phản ứng của bạn tương đương với:

Mg + H ₂ → MgH ₂

Việc sản xuất MgH ₂ ở nhiệt độ thấp hơn với việc sử dụng magiê tinh thể nano được sản xuất trong các nhà máy bi cũng đã được nghiên cứu .

Ngoài ra còn có các phương pháp điều chế khác, nhưng chúng thể hiện các phản ứng hóa học phức tạp hơn (hydro hóa magie-anthracene; phản ứng giữa diethylmagnesium với lithium-nhôm hydride; và là sản phẩm của phức MgH ₂ ).

Cấu tạo hóa học

Nguyên tử này có cấu trúc rutil ở nhiệt độ phòng, với cấu trúc tinh thể tứ giác. Nó có ít nhất bốn dạng khác nhau trong điều kiện áp suất cao, và một cấu trúc không phân tầng với sự thiếu hụt hydro cũng đã được quan sát thấy; sau này chỉ xảy ra với một lượng rất nhỏ các hạt khi nó được hình thành.

Như đã đề cập ở trên, các liên kết tồn tại trong cấu trúc rutil có tính chất cộng hóa trị một phần chứ không hoàn toàn là ion như các muối hydrua khác.

Điều này làm cho nguyên tử magiê có dạng hình cầu, bị ion hóa hoàn toàn, nhưng ion hyđrua của nó có cấu trúc kéo dài.

Các tính chất vật lý và hóa học

Vật lý

• Hình thức: Tinh thể màu trắng.
• Khối lượng mol: 26,3209 g / mol
• Mật độ: 1,45 g / cm ³
• Điểm nóng chảy: 285 ° C bị phân hủy
• Độ hòa tan: Trong nước nó bị phân hủy.

Hợp chất hóa học này có khối lượng phân tử là 26,321 g / mol, khối lượng riêng là 1,45 g / cm3 và có nhiệt độ nóng chảy là 327ºC.

Hóa chất

• Tiền thân để sản xuất các chất hóa học khác.
• Lưu trữ hydro, như một nguồn năng lượng có thể.
• Chất khử trong tổng hợp hữu cơ.

Điều quan trọng là chỉ ra rằng hợp chất này không thể được đưa về trạng thái lỏng, và khi nó được đưa đến điểm nóng chảy của nó hoặc đưa vào nước, nó sẽ bị phân hủy. Hiđrua này không tan trong ete.

Nó là một chất phản ứng mạnh và rất dễ cháy, và nó cũng có tính nhiệt, tức là nó có thể bốc cháy tự phát trong không khí. Ba điều kiện này đại diện cho rủi ro bảo mật sẽ được đề cập trong phần cuối của bài viết này.

Các ứng dụng

Lưu trữ hydro

Magie hiđrua dễ dàng phản ứng với nước tạo thành khí hiđro, thông qua phản ứng hóa học sau:

MgH ₂ + 2H ₂ O → 2H ₂ + Mg (OH) ₂

Hơn nữa, chất này phân hủy ở nhiệt độ 287 ° C và áp suất 1 bar, như sau:

MgH ₂ → Mg + H ₂

Do đó, việc sử dụng magie hydrua đã được đề xuất như một phương tiện lưu trữ hydro để sử dụng và vận chuyển.

Quá trình hydro hóa và khử hydro của một lượng magiê kim loại được đề xuất như một cách vận chuyển lượng hydro dạng khí, do đó đảm bảo rằng nó không bị rò rỉ trong quá trình vận chuyển và đại diện cho một cách an toàn và thiết thực hơn so với việc sử dụng các bình áp suất cao. .

Phản ứng hydro hóa và khử hydro

Mặc dù nhiệt độ phân hủy của magie hiđrua có giới hạn trong việc sử dụng nó, các phương pháp đã được đề xuất để cải thiện động học của các phản ứng hydro hóa và khử hydro. Một trong số đó là việc giảm kích thước của hạt magiê bằng việc sử dụng máy nghiền bi.

Bùn

Hơn nữa, một hệ thống đã được đề xuất tạo ra magie hyđrua ở dạng bùn (dễ quản lý hơn và an toàn hơn ở dạng bột hoặc các hạt rắn khác), chất này sẽ phản ứng với nước để thu được hyđrô mong muốn.

Người ta ước tính rằng bùn nói trên sẽ được tạo thành bởi một hydrua nghiền mịn, được bảo vệ bằng một lớp dầu bảo vệ và lơ lửng trong các chất phân tán để đảm bảo rằng nó duy trì độ đặc mà không bị mất vật liệu và không hấp thụ độ ẩm từ môi trường.

Loại bùn này có ưu điểm là nó có thể được bơm qua bất kỳ máy bơm diesel, xăng hoặc nước thông thường nào, làm cho đề xuất này trở nên kinh tế cũng như hiệu quả.

Pin nhiên liệu

Magiê hydrua có thể được thực hiện trong sản xuất pin nhiên liệu tiên tiến, cũng như trong việc tạo ra pin và lưu trữ năng lượng.

Vận chuyển và năng lượng

Trong những thập kỷ qua, việc sử dụng hydro làm nguồn năng lượng đã được xem xét. Việc sử dụng hydro làm nhiên liệu đòi hỏi phải tìm ra các hệ thống lưu trữ an toàn và có thể đảo ngược với dung tích thể tích cao (lượng hydro trên một đơn vị thể tích) và trọng lực (lượng hydro trên một đơn vị khối lượng).

Alkyl hóa

Alkyl hóa (thêm nhóm alkyl CH ₃ R) của các hợp chất hữu cơ trong môi trường bazơ, trong đó nhóm -OH có mặt ở nồng độ thấp và ở nhiệt độ trên điểm nóng chảy của hiđrua.

Trong trường hợp này, các hydro có trong magie hiđrua (MgH ₂ ), liên kết với các nhóm -OH, tạo thành nước. Magie tự do có thể nhận halogen thường đi kèm với phân tử alkyl được dùng để liên kết với chuỗi hydrocacbon.

Rủi ro

Phản ứng với nước

Như đã đề cập, magie hyđrua là một chất phản ứng rất dễ dàng và dữ dội với nước, có khả năng phát nổ ở nồng độ cao hơn.

Điều này xảy ra do phản ứng tỏa nhiệt của nó tạo ra một lượng nhiệt đủ để đốt cháy khí hydro thoát ra trong phản ứng phân hủy, dẫn đến một phản ứng dây chuyền khá nguy hiểm.

Nó là pyrophoric

Magiê hydrua cũng có tính nhiệt, có nghĩa là nó có thể tự bốc cháy trong điều kiện không khí ẩm, tạo thành magie oxit và nước.

Không nên hít thở ở trạng thái rắn hoặc tiếp xúc với hơi của nó: chất ở trạng thái tự nhiên và các sản phẩm phân hủy của nó có thể gây ra thương tích nghiêm trọng hoặc thậm chí tử vong.

Nó có thể tạo ra các dung dịch ăn mòn khi tiếp xúc với nước và sự nhiễm bẩn của nó. Không nên tiếp xúc với da và mắt, và nó cũng gây kích ứng màng nhầy.

Magiê hydrua đã không được chứng minh là gây ra các ảnh hưởng mãn tính đến sức khỏe, chẳng hạn như ung thư, khuyết tật sinh sản hoặc các hậu quả khác về thể chất hoặc tinh thần, nhưng nên sử dụng thiết bị bảo hộ khi xử lý nó (đặc biệt là mặt nạ phòng độc hoặc khẩu trang, do nhân vật bột mịn).

Khi làm việc với chất này, phải giữ cho độ ẩm của không khí ở mức thấp, dập tắt mọi nguồn gây cháy và vận chuyển trong thùng phuy hoặc các thùng chứa công-te-nơ khác.

Phải luôn tránh làm việc với nồng độ lớn của chất này khi có thể tránh được, vì khả năng nổ giảm đáng kể.

Nếu xảy ra sự cố tràn magie hydrua, khu vực làm việc phải được cách ly và hút bụi bằng dụng cụ hút bụi. Bạn không bao giờ nên sử dụng phương pháp quét khô; làm tăng khả năng xảy ra một số phản ứng với hiđrua.

Người giới thiệu

1. Zumdahl, SS (1998). Bách khoa toàn thư Britannica. Lấy từ britannica.com.
2. PubChem. (2005). Cơ sở dữ liệu Hóa học Mở PubChem. Lấy từ pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Hydrogen an toàn, L. (2006). Đại hội Xe xanh. Lấy từ greencarcongress.com.
4. Hóa chất, C. (nd). Hóa chất Cameo. Lấy từ cameochemicals.noaa.gov.
5. Dịch vụ, NJ (1987). Bộ Y tế và Dịch vụ Cấp cao New Jersey. Lấy từ nj.gov.