Formule à base d'hydrure de magnésium, structure chimique et propriétés

Le hydrure de magnésium (MgH₂ de formule moléculaire), est un composé chimique avec une teneur en poids d'hydrogène de 7,66%, et se trouve dans la nature sous forme de solide cristallin blanc. Il est principalement utilisé pour préparer d'autres substances chimiques, bien qu'il ait également été étudié comme moyen de stockage potentiel de l'hydrogène.

Il appartient à la famille des hydrures salins (ou ioniques), ceux définis par un ion H-chargé négativement. Ces hydrures sont considérés comme ceux qui sont formés à partir de métaux alcalins et de métaux alcalino-terreux, mais dans le cas du magnésium (et béryllium) présentent des liaisons covalentes, ioniques addition à celles qui caractérisent la famille des hydrures.

Index

• 1 Préparation et formule
• 2 structure chimique
• 3 Propriétés physiques et chimiques
  • 3.1 physique
  • 3.2 Produits chimiques
• 4 utilisations
  • 4.1 Stockage d'hydrogène
  • 4.2 Réactions d'hydrogénation et de déshydrogénation
  • 4.3 boue
  • 4.4 Piles à combustible
  • 4.5 Transport et énergie
  • 4.6 Alkylation
• 5 risques
  • 5.1 Réaction avec l'eau
  • 5.2 C'est pyrophorique
• 6 références

Préparation et formule

l'hydrure de magnésium est formé par l'hydrogénation directe d'un métal de magnésium (Mg) sous haute pression et de la température (200 atmosphères, 500 ° C) avec un catalyseur Mgl₂. Sa réaction est équivalente à:

Mg + H₂→ MgH₂

La production de MgH a également été étudiée₂ à des températures plus basses avec l'utilisation de magnésium nanocristallin produit dans les broyeurs à boulets.

Il existe également d'autres procédés de préparation, mais représentent des réactions chimiques plus complexes (hydrogénation du magnésium-anthracène diéthylmagnésium la réaction entre l'hydrure de lithium aluminium, et en tant que produit d'un complexe MgH₂).

Structure chimique

Cet atome a une structure de rutile à température ambiante, avec une structure cristalline tétragonale. Il présente au moins quatre formes différentes dans des conditions de haute pression et, de plus, une structure non stœchiométrique présentant des déficiences en hydrogène a été observée; ce dernier ne se produit que dans de très petites quantités de particules lorsqu’elles sont formées.

Comme mentionné ci-dessus, les liaisons qui existent dans la structure rutile ont des propriétés partiellement covalentes au lieu d'être purement ioniques, comme d'autres hydrures salins.

Cela fait que l'atome de magnésium a une forme sphérique, totalement ionisée, mais son ion hydrure a une structure allongée.

Propriétés physiques et chimiques

Physique

• Apparence: cristaux blancs.
• Masse molaire: 26,3209 g / mol
• Densité: 1,45 g / cm³
• Point de fusion: 285 ° C se décompose
• Solubilité: Dans l'eau, il se décompose.

Ce composé chimique a un poids moléculaire de 26 321 g / mol, une densité de 1,45 g / cm3 et un point de fusion de 327 ° C.

Produits chimiques

• Précurseur pour la fabrication d'autres substances chimiques.
• Stockage d'hydrogène, source potentielle d'énergie.
• Agent réducteur en synthèse organique.

Il est important d'indiquer que ce composé ne peut pas être amené à l'état liquide, et lorsqu'il est transporté ou son point de fusion ou introduit dans l'eau, il se décompose. Cet hydrure est insoluble dans l'éther.

C'est une substance hautement réactive et hautement inflammable, et elle est également pyrophorique, c'est-à-dire qu'elle peut s'enflammer spontanément dans l'air. Ces trois conditions représentent des risques de sécurité qui seront mentionnés dans la dernière section de cet article.

Utilise

Stockage d'hydrogène

L'hydrure de magnésium réagit facilement avec l'eau pour former de l'hydrogène, grâce à la réaction chimique suivante:

MgH₂+ 2h₂O → 2H₂+ Mg (OH)₂

De plus, cette substance se décompose à la température de 287 ° C et à la pression de 1 bar, comme suit:

MgH₂→ Mg + H₂

Par conséquent, l'utilisation de l'hydrure de magnésium comme milieu de stockage de l'hydrogène pour son utilisation et son transport a été proposée.

l'hydrogénation et la déshydrogénation d'une quantité de magnésium métallique comme un moyen pour transporter des quantités de gaz d'hydrogène se pose, celui-ci assurant l'absence de fuite dans le transport et qui représente un moyen plus sûr et plus pratique que l'utilisation de récipients à haute pression .

Réactions d'hydrogénation et de déshydrogénation

Bien que la température de décomposition de l'hydrure de magnésium représente un facteur limitant pour son utilisation, des méthodes ont été proposées pour améliorer la cinétique des réactions d'hydrogénation et de déshydrogénation. L'une d'elles concerne la réduction de la taille des particules de magnésium à l'aide de broyeurs à boulets.

Boue

Il a également soulevé un système produisant de l'hydrure de magnésium sous forme de boue (plus maniable et plus sûr que de la poudre ou d'autres particules solides) qui serait mis en réaction avec de l'eau pour obtenir de l'hydrogène souhaitée.

On estime que la boue ci-dessus nommée consisterait en un hydrure finement broyé, protégé par une couche protectrice d'huiles et en suspension dans la dispersion des agents pour assurer la cohérence qui maintient sans perte de matière, et qui n'absorbe pas l'humidité.

Cette boue a l'avantage de pouvoir être pompée dans n'importe quelle pompe à essence, diesel ou diesel, ce qui rend cette proposition économique aussi efficace que possible.

Piles à combustible

L'hydrure de magnésium peut être utilisé dans la production de piles à combustible perfectionnées, ainsi que dans la création de batteries et le stockage de l'énergie.

Transport et énergie

Au cours des dernières décennies, l’utilisation de l’hydrogène comme source d’énergie a été envisagée. L’implantation d’hydrogène comme combustible nécessite de trouver des systèmes de stockage sûrs et réversibles avec des capacités volumétriques élevées (quantité d’hydrogène par unité de volume) et gravimétriques (quantité d’hydrogène par unité de masse).

Alkylation

Alkylation (ajouter des groupes alkyle CH)₃R) de composés organiques en milieu basique, où il existe des groupes -OH à de faibles concentrations et des températures supérieures au point de fusion des hydrures.

Dans ce cas, les hydrogènes présents dans l’hydrure de magnésium (MgH₂), joindre les groupes -OH formant de l'eau. Le magnésium libre peut recevoir l'halogène qui accompagne souvent la molécule d'alkyle destinée à se lier à la chaîne hydrocarbonée.

Les risques

Réaction avec de l'eau

Comme nous l'avons déjà mentionné, l'hydrure de magnésium est une substance qui réagit très facilement et violemment avec l'eau, présentant la capacité d'exploser à des concentrations plus élevées.

Cela se produit parce que sa réaction exothermique génère suffisamment de chaleur pour enflammer le gaz hydrogène libéré dans la réaction de décomposition, conduisant à une réaction en chaîne plutôt dangereuse.

C'est pyrophorique

L'hydrure de magnésium est également pyrophorique, ce qui signifie qu'il peut s'enflammer spontanément en présence d'air humide, formant de l'oxyde de magnésium et de l'eau.

Il est déconseillé d'inhaler à l'état solide ou en contact avec ses vapeurs: la substance à l'état naturel et ses produits de décomposition peuvent provoquer de graves blessures voire la mort.

Il peut générer des solutions corrosives au contact de l'eau et sa contamination. Le contact avec la peau et les yeux n'est pas recommandé et génère également une irritation des muqueuses.

Il n’a pas été démontré que l’hydrure de magnésium peut entraîner des effets chroniques sur la santé, tels que cancer, anomalies de la reproduction ou autres conséquences physiques ou mentales, mais que l’utilisation d’équipements de protection est recommandée. caractère de poussière fine).

Lorsque vous travaillez avec cette substance, l'humidité de l'air doit être maintenue à de faibles niveaux, éteindre toutes les sources d'inflammation et la transporter dans des fûts ou d'autres conteneurs.

Travaillez toujours avec de grandes concentrations de cette substance lorsque cela peut être évité, car la possibilité d'une explosion diminue considérablement.

Si un déversement d'hydrure de magnésium se produit, la zone de travail doit être isolée et la poussière collectée avec un aspirateur. Vous ne devriez jamais utiliser la méthode de balayage à sec; augmente les chances d'une réaction avec l'hydrure.

Références

1. Zumdahl, S. S. (1998). Encyclopédie Britannica. Tiré de britannica.com.
2. PubChem. (2005). PubChem Open Chemistry Database. Tiré de pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Safe Hydrogen, L. (2006). Green Car Congress. Tiré de greencarcongress.com.
4. Produits chimiques, C. (n.d.). Cameo Chemicals. Tiré de cameochemicals.noaa.gov.
5. Services, N. J. (1987). Département de la santé et des services supérieurs du New Jersey. Tiré de nj.gov.