的氢化镁(MGH 2分子式),是含有重量氢7.66%的化学化合物,并且在自然界中发现,为白色结晶固体。尽管它也已经被研究用作氢的潜在存储介质,但它主要用于制备其他化学物质。
它属于盐水(或离子)氢化物家族,由带负电荷的H离子定义。这些氢化物被认为是由碱金属和碱土金属形成的氢化物,但在镁(和铍)的情况下,它们除了具有表征该氢化物族的离子性离子外,还具有共价键。
氢化镁MgH2的晶胞模型。
制剂和配方
氢化镁是通过在高压和高温(200个大气压,500℃)下用MgI 2催化剂将金属镁(Mg)直接氢化而形成的。您的反应等同于:
Mg + H 2 →MgH 2
还研究了使用球磨机生产的纳米晶镁在较低温度下生产MgH 2的方法。
还有其他制备方法,但它们代表着更复杂的化学反应(氢化镁蒽;二乙基镁与氢化锂铝之间的反应;以及作为MgH 2络合物的产物)。
化学结构
该原子在室温下具有金红石结构,具有四方晶体结构。在高压条件下,它至少具有四种不同的形式,并且还观察到了氢缺乏的非化学计量结构;后者仅在形成时以极少量的颗粒出现。
如上所述,金红石结构中存在的键具有部分共价性质,而不是像其他盐氢化物那样是纯离子性的。
这使得镁原子具有球形的形状,被完全离子化,但是其氢化物离子具有细长的结构。
物理和化学特性
物理
- 外观:白色晶体。
- 摩尔质量:26.3209 g / mol
- 密度:1.45克/厘米3
- 熔点:285℃分解
- 溶解度:在水中分解。
该化合物的分子量为26.321 g / mol,密度为1.45 g / cm3,熔点为327℃。
化学制品
- 用于制造其他化学物质的前体。
- 储氢,作为一种可能的能源。
- 有机合成中的还原剂。
重要的是要指出,该化合物不能变成液态,当它达到熔点或引入水中时,它会分解。该氢化物不溶于醚。
它是一种高反应性和高度易燃的物质,并且也是自燃的,也就是说,它可以在空气中自燃。这三个条件代表了安全风险,本文的最后一部分将提到。
应用领域
储氢
氢化镁通过以下化学反应易于与水反应生成氢气:
MgH 2 + 2H 2 O→2H 2 + Mg(OH)2
此外,该物质在287°C的温度和1 bar的压力下分解,如下所示:
MgH 2 →Mg + H 2
因此,已经提出使用氢化镁作为氢的存储和使用介质。
提出了一定数量的金属镁的氢化和脱氢作为一种运输一定数量的气态氢的方法,因此确保了其在运输过程中不会泄漏,并且比使用高压容器更安全,更实用。 。
加氢和脱氢反应
尽管氢化镁的分解温度限制了其使用的事实,但是已经提出了改善氢化和脱氢反应动力学的方法。其中之一是通过使用球磨机来减小镁颗粒的尺寸。
泥
此外,已经提出了一种系统,该系统产生污泥形式的氢化镁(比粉末或其他固体颗粒中的氢化物更易于处理和安全),该氢化镁将与水反应以获得所需的氢。
据估计,上述污泥将由精细研磨的氢化物形成,用油的保护层保护并悬浮在分散剂中,以确保其保持稠度而不损失材料,并且不会从环境中吸收湿气。
这种污泥的优点是可以通过任何普通的柴油,汽油或水泵泵送,从而使该建议既经济又有效。
燃料电池
氢化镁可用于高级燃料电池的生产中,还可用于电池的生产和储能中。
运输与能源
在过去的几十年中,已经考虑使用氢作为能源。氢作为燃料的实现要求找到安全且可逆的存储系统,该系统应具有高容积容量(每单位体积的氢量)和重量(每单位质量的氢量)。
烷基化
在碱性介质中进行有机化合物的烷基化(添加CH 3 R 烷基),其中-OH基团的浓度低且温度高于氢化物的熔点。
在这种情况下,氢化镁(MgH 2)中存在的氢结合到-OH基上,形成水。游离镁可以接受卤素,该卤素通常伴随着旨在与烃链结合的烷基分子。
风险性
与水反应
如前所述,氢化镁是一种非常容易与水剧烈反应的物质,具有在较高浓度下爆炸的能力。
发生这种情况是因为其放热反应产生的热量足以点燃分解反应中释放的氢气,从而导致相当危险的连锁反应。
它是发火的
氢化镁也是自燃的,这意味着它可以在潮湿的空气中自燃,形成氧化镁和水。
不建议以固态吸入或与其蒸气接触:该物质处于自然状态及其分解产物会导致严重伤害甚至死亡。
与水及其污染物接触会产生腐蚀性溶液。不建议与皮肤和眼睛接触,否则也会刺激粘膜。
尚未证明氢化镁会导致慢性健康影响,例如癌症,生殖缺陷或其他身体或精神后果,但在操作时建议使用防护装备(尤其是呼吸器或口罩,因为其细粉字符)。
当使用这种物质时,请将空气湿度保持在较低水平,将所有着火源扑灭,然后将其以铁桶或其他容器的容器运输。
在可以避免的情况下,应始终避免使用高浓度的该物质,因为会大大降低爆炸的可能性。
如果发生氢化镁溢出,应隔离工作区域并用真空工具收集灰尘。您绝对不要使用干扫法;增加了与氢化物发生某些反应的机会。
参考文献
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