IDRURO DI MAGNESIO: FORMULA, STRUTTURA E PROPRIETÀ - CHIMICA - 2025

L' idruro di magnesio ( formula molecolare MgH ₂ ), è un composto chimico contenente un idrogeno in peso 7,66% e si trova in natura come solido cristallino bianco. Viene utilizzato principalmente per preparare altre sostanze chimiche, sebbene sia stato anche studiato come potenziale mezzo di stoccaggio dell'idrogeno.

Appartiene alla famiglia degli idruri salini (o ionici), quelli definiti da uno ione H con carica negativa. Questi idruri sono considerati quelli che si formano da metalli alcalini e metalli alcalino terrosi, ma nel caso del magnesio (e del berillio) hanno legami covalenti, oltre a quelli ionici che caratterizzano questa famiglia di idruri.

Modello di cella unitaria di idruro di magnesio, MgH2.

Preparazione e formula

L'idruro di magnesio si forma attraverso l'idrogenazione diretta del magnesio metallico (Mg) in condizioni di alta pressione e temperatura (200 atmosfere, 500 ° C) con un catalizzatore MgI ₂ . La tua reazione è equivalente a:

Mg + H ₂ → MgH ₂

È stata inoltre studiata la produzione di MgH ₂ a temperature più basse con l'utilizzo di magnesio nanocristallino prodotto nei mulini a palle.

Esistono anche altri metodi di preparazione, ma rappresentano reazioni chimiche più complesse (idrogenazione del magnesio-antracene; la reazione tra dietilmagnesio con litio-alluminio idruro; e come prodotto di un complesso MgH ₂ ).

Struttura chimica

Questo atomo ha una struttura rutilo a temperatura ambiente, con una struttura cristallina tetragonale. Ha almeno quattro diverse forme in condizioni di alta pressione ed è stata anche osservata una struttura non stechiometrica con carenze di idrogeno; quest'ultimo si verifica solo in quantità molto piccole di particelle quando si forma.

Come accennato in precedenza, i legami che esistono nella struttura del rutilo hanno proprietà parzialmente covalenti piuttosto che essere puramente ionici come altri idruri salini.

Questo fa sì che l'atomo di magnesio abbia una forma sferica, completamente ionizzato, ma il suo ione idruro ha una struttura allungata.

Proprietà fisiche e chimiche

Fisico

• Aspetto: cristalli bianchi.
• Massa molare: 26,3209 g / mol
• Densità: 1,45 g / cm ³
• Punto di fusione: 285 ° C si decompone
• Solubilità: In acqua si decompone.

Questo composto chimico ha un peso molecolare di 26,321 g / mol, una densità di 1,45 g / cm3 e ha un punto di fusione di 327 ºC.

chimico

• Precursore per la fabbricazione di altre sostanze chimiche.
• Stoccaggio dell'idrogeno, come possibile fonte di energia.
• Agente riducente in sintesi organica.

È importante sottolineare che questo composto non può essere portato allo stato liquido e quando viene portato al punto di fusione o introdotto in acqua, si decompone. Questo idruro è insolubile in etere.

È una sostanza altamente reattiva e altamente infiammabile, ed è anche piroforica, cioè può infiammarsi spontaneamente all'aria. Queste tre condizioni rappresentano rischi per la sicurezza che verranno menzionati nell'ultima sezione di questo articolo.

applicazioni

Stoccaggio dell'idrogeno

L'idruro di magnesio reagisce facilmente con l'acqua per formare idrogeno gassoso, attraverso la seguente reazione chimica:

MgH ₂ + 2H ₂ O → 2H ₂ + Mg (OH) ₂

Inoltre, questa sostanza si decompone ad una temperatura di 287 ° C e ad una pressione di 1 bar, come segue:

MgH ₂ → Mg + H ₂

Pertanto, l'uso dell'idruro di magnesio è stato proposto come mezzo di conservazione dell'idrogeno per il suo utilizzo e trasporto.

L'idrogenazione e la deidrogenazione di una quantità di magnesio metallico si propone come modalità di trasporto di quantità di idrogeno gassoso, garantendo così che non fuoriesca durante il suo trasporto e rappresentando un modo più sicuro e pratico rispetto all'utilizzo di recipienti ad alta pressione. .

Reazioni di idrogenazione e deidrogenazione

Sebbene la temperatura di decomposizione dell'idruro di magnesio rappresenti una limitazione per il suo utilizzo, sono stati proposti metodi per migliorare la cinetica delle reazioni di idrogenazione e deidrogenazione. Uno di questi è con la riduzione della dimensione della particella di magnesio con l'uso di mulini a palle.

Fango

Inoltre è stato proposto un sistema che produce un idruro di magnesio sotto forma di fango (più maneggevole e più sicuro di quello in polvere o altre particelle solide), che farebbe reagire con l'acqua per ottenere l'idrogeno desiderato.

Si stima che il suddetto fango sarebbe formato da un idruro finemente triturato, protetto con uno strato protettivo di oli e sospeso in agenti disperdenti per garantire che mantenga la sua consistenza senza perdite di materiale, e che non assorba umidità dall'ambiente.

Questo fango ha il vantaggio di poter essere pompato tramite una qualsiasi comune pompa diesel, benzina o acqua, rendendo questa proposta economica oltre che efficiente.

Celle a combustibile

L'idruro di magnesio può essere implementato nella produzione di celle a combustibile avanzate e anche nella creazione di batterie e accumulo di energia.

Trasporti ed energia

Negli ultimi decenni è stato considerato l'uso dell'idrogeno come fonte di energia. L'introduzione dell'idrogeno come combustibile richiede la ricerca di sistemi di stoccaggio sicuri e reversibili con elevate capacità volumetriche (quantità di idrogeno per unità di volume) e gravimetriche (quantità di idrogeno per unità di massa).

alchilazione

Alchilazione (aggiunta di gruppi alchilici CH ₃ R) di composti organici in un mezzo basico, dove i gruppi -OH sono presenti a basse concentrazioni ea temperature superiori al punto di fusione dell'idruro.

In questo caso gli idrogeni presenti nell'idruro di magnesio (MgH ₂ ), si legano ai gruppi -OH, formando acqua. Il magnesio libero può ricevere l'alogeno che spesso accompagna la molecola alchilica destinata a legarsi alla catena idrocarburica.

rischi

Reazione con l'acqua

Come già accennato, l'idruro di magnesio è una sostanza che reagisce molto facilmente e violentemente con l'acqua, presentando la capacità di esplodere a concentrazioni più elevate.

Ciò si verifica perché la sua reazione esotermica genera abbastanza calore da innescare l'idrogeno gassoso rilasciato nella reazione di decomposizione, determinando una reazione a catena piuttosto pericolosa.

È piroforico

L'idruro di magnesio è anche piroforico, il che significa che può accendersi spontaneamente in presenza di aria umida, formando ossido di magnesio e acqua.

L'inalazione allo stato solido o il contatto con i suoi vapori è sconsigliata: la sostanza allo stato naturale ei suoi prodotti di decomposizione possono provocare lesioni gravi o addirittura la morte.

Può generare soluzioni corrosive a contatto con l'acqua e la sua contaminazione. Il contatto con la pelle e gli occhi è sconsigliato e provoca anche irritazione alle mucose.

Non è stato dimostrato che l'idruro di magnesio causi effetti cronici sulla salute, come cancro, difetti riproduttivi o altre conseguenze fisiche o mentali, ma si raccomanda l'uso di dispositivi di protezione durante la manipolazione (specialmente respiratori o maschere, a causa del suo carattere di polvere fine).

Quando si lavora con questa sostanza, mantenere l'umidità dell'aria a livelli bassi, spegnere tutte le fonti di accensione e trasportarla in fusti o altri contenitori.

Si dovrebbe sempre evitare di lavorare con grandi concentrazioni di questa sostanza quando può essere evitato, poiché la possibilità di un'esplosione è notevolmente ridotta.

In caso di fuoriuscita di idruro di magnesio, l'area di lavoro deve essere isolata e la polvere raccolta con uno strumento di aspirazione. Non si dovrebbe mai usare il metodo di spazzata a secco; aumenta le possibilità di qualche reazione con l'idruro.

Riferimenti

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