Fórmula de hidreto de magnésio, estrutura química e propriedades

O hidreto de magnésio (MgH₂ de fórmula molecular), é um composto químico com conteúdo em peso de hidrogênio de 7,66%, e encontrado na natureza como um sólido branco cristalino. É usado principalmente para preparar outras substâncias químicas, embora também tenha sido estudado como um potencial meio de armazenamento de hidrogênio.

Pertence à família de hidretos salinos (ou iônicos), aqueles definidos por um íon H carregado negativamente. Estes hidretos são considerados aqueles que são formados a partir de metais alcalinos e metais alcalino-terrosos, mas no caso de magnésio (e berílio) têm ligações covalentes, adição iónico para aqueles que caracterizam a família de hidretos.

Índice

• 1 Preparação e fórmula
• 2 estrutura química
• 3 Propriedades Físico-Químicas
  • 3.1 Físico
  • 3.2 Produtos Químicos
• 4 usos
  • 4.1 Armazenamento de hidrogênio
  • 4.2 Reações de hidrogenação e desidrogenação
  • 4,3 Lama
  • 4.4 Células de Combustível
  • 4.5 Transporte e energia
  • 4.6 Alquilação
• 5 Riscos
  • 5.1 Reação com água
  • 5.2 É pirofórico
• 6 referências

Preparação e Fórmula

hidreto de magnésio é formado por hidrogenação directa de magnésio (Mg) de metal sob alta pressão e temperatura (200 atmosferas, 500 ° C) com um catalisador Mgl₂. Sua reação é equivalente a:

Mg + H₂→ MgH₂

A produção de MgH também foi investigada₂ a temperaturas mais baixas com o uso de magnésio nanocristalino produzido em moinhos de bolas.

Há também outros métodos de preparação, mas representam reacções químicas mais complexas (hidrogenação de magnésio-antraceno diethylmagnesium a reacção entre o alumínio hidreto de lítio, e como um produto de um complexo MGH₂).

Estrutura química

Este átomo tem uma estrutura de rutilo à temperatura ambiente, com uma estrutura cristalina tetragonal. Tem pelo menos quatro formas diferentes sob condições de alta pressão e, além disso, foi observada uma estrutura não estequiométrica com deficiências de hidrogênio; o último só ocorre em quantidades muito pequenas de partículas quando formado.

Como mencionado acima, as ligações que existem na estrutura do rutilo têm propriedades parcialmente covalentes em vez de serem puramente iônicas, como outros hidretos salinos.

Isso faz com que o átomo de magnésio tenha uma forma esférica, totalmente ionizada, mas seu íon hidreto tem uma estrutura alongada.

Propriedades físicas e químicas

Físico

• Aparência: cristais brancos.
• Massa molar: 26,3209 g / mol
• Densidade: 1,45 g / cm³
• Ponto de fusão: 285 ° C se decompõe
• Solubilidade: Na água se decompõe.

Este composto químico tem um peso molecular de 26,321 g / mol, uma densidade de 1,45 g / cm3 e tem um ponto de fusão de 327 ° C.

Produtos químicos

• Precursor para o fabrico de outras substâncias químicas.
• Armazenamento de hidrogênio, como possível fonte de energia.
• Agente redutor em síntese orgânica.

É importante indicar que este composto não pode ser levado ao estado líquido e, quando transportado ou seu ponto de fusão ou introduzido na água, ele se decompõe. Este hidreto é insolúvel em éter.

É uma substância altamente reativa e altamente inflamável, e também é pirofórica, isto é, pode inflamar-se espontaneamente no ar. Essas três condições representam riscos de segurança que serão mencionados na última seção deste artigo.

Usos

Armazenamento de hidrogênio

O hidreto de magnésio reage facilmente com a água para formar gás hidrogênio, através da seguinte reação química:

MgH₂+ 2H₂O → 2H₂+ Mg (OH)₂

Além disso, esta substância se decompõe à temperatura de 287 ° C e à pressão de 1 bar, como segue:

MgH₂→ Mg + H₂

Portanto, o uso de hidreto de magnésio como meio de armazenamento de hidrogênio para seu uso e transporte tem sido proposto.

hidrogenação e desidrogenação de uma quantidade de magnésio metálico como uma maneira de transportar quantidades de gás surge hidrogénio, garantindo que não haja fugas do mesmo no transporte e representando uma forma mais segura e mais conveniente, do que com a utilização de vasos de alta pressão .

Reacções de hidrogenação e desidrogenação

Embora a temperatura de decomposição do hidreto de magnésio represente um fator limitante para seu uso, métodos têm sido propostos para melhorar a cinética de reações de hidrogenação e desidrogenação. Uma delas é com a redução do tamanho da partícula de magnésio com o uso de moinhos de bolas.

Lama

Ele também tem levantado um sistema de produção de hidreto de magnésio como lamas (mais manejável e com certeza que o pó ou de outras partículas sólidas) que iria ser feito reagir com água para se obter o hidrogénio desejado.

Estima-se que a lama com o nome acima consistiria de um hidreto finamente moído, protegida com uma camada protectora de óleos e suspensas em agentes de dispersão para assegurar que mantém a consistência, sem perda de material, e que não absorve humidade.

Este lodo tem a vantagem de poder ser bombeado através de qualquer bomba comum de diesel, gasolina ou água, tornando esta proposta econômica tão eficiente quanto.

Células de combustível

O hidreto de magnésio pode ser implementado na produção de células de combustível avançadas, e também na criação de baterias e armazenamento de energia.

Transporte e energia

Durante as últimas décadas, o uso de hidrogênio como fonte de energia tem sido considerado. A implantação do hidrogênio como combustível requer sistemas de armazenamento seguros e reversíveis com alta capacidade volumétrica (quantidade de hidrogênio por unidade de volume) e gravimétrica (quantidade de hidrogênio por unidade de massa).

Alquilação

Alquilação (adicionar grupos alquilo CH₃R) de compostos orgânicos em meio básico, onde há presença de grupos -OH em baixas concentrações e temperaturas superiores ao ponto de fusão do hidreto.

Neste caso, os hidrogênios presentes no hidreto de magnésio (MgH₂), junte os grupos -OH formando água. O magnésio livre pode receber o halogênio que freqüentemente acompanha a molécula de alquila que se destina a se ligar à cadeia de hidrocarbonetos.

Riscos

Reação com água

Como já mencionado, o hidreto de magnésio é uma substância que reage de maneira muito fácil e violenta com a água, apresentando a capacidade de explodir em concentrações mais elevadas.

Isso ocorre porque sua reação exotérmica gera calor suficiente para inflamar o gás hidrogênio liberado na reação de decomposição, levando a uma reação em cadeia bastante perigosa.

É pirofórico

O hidreto de magnésio também é pirofórico, o que significa que ele pode se inflamar espontaneamente na presença de ar úmido, formando óxido de magnésio e água.

Não é recomendado inalar em estado sólido ou em contato com seus vapores: a substância em seu estado natural e seus produtos de decomposição podem causar ferimentos graves ou até a morte.

Pode gerar soluções corrosivas em contato com a água e contaminação do mesmo. O contato com a pele e os olhos não é recomendado, e também gera irritação nas membranas mucosas.

Não foi demonstrado que o hidreto de magnésio possa gerar efeitos crônicos na saúde, como câncer, defeitos reprodutivos ou outras conseqüências físicas ou mentais, mas recomenda-se o uso de equipamento de proteção ao manusear o produto (especialmente respiradores ou máscaras, caráter de poeira fina).

Ao trabalhar com esta substância, a umidade do ar deve ser mantida em níveis baixos, extinguir todas as fontes de ignição e transportá-la em tambores ou outros recipientes de contêineres.

Sempre trabalhe com grandes concentrações dessa substância quando ela puder ser evitada, já que a possibilidade de uma explosão diminui significativamente.

Se ocorrer um derrame de hidreto de magnésio, a área de trabalho deve ser isolada e o pó deve ser recolhido com um aspirador de pó. Você nunca deve usar o método de varredura a seco; aumenta as chances de uma reação com o hidreto.

Referências

1. Zumdahl, S. S. (1998). Enciclopédia Britânica. Retirado de britannica.com.
2. PubChem. (2005). Banco de Dados de Química Aberta da PubChem. Retirado de pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Hydrogen seguro, L. (2006). Congresso de carros verdes. Extraído de greencarcongress.com.
4. Químicos, C. (n.d.). Cameo Chemicals. Extraído de cameochemicals.noaa.gov.
5. Services, N. J. (1987). Departamento de Saúde e Serviços Sénior de Nova Jérsia. Tirada de nj.gov.