Hidreto de Magnésio: fórmula, estrutura química e propriedades
O hidreto de magnésio (MgH 2 de fórmula molecular), é um composto químico com um teor de peso em 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 meio de armazenamento potencial para o 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 dos metais alcalinos e alcalinos terrosos, mas no caso do magnésio (e berílio) possuem ligações covalentes, além daqueles iônicos que caracterizam esta família de hidretos.
Preparação e Fórmula
O hidreto de magnésio é formado através da hidrogenação direta de magnésio (Mg) metálico sob condições de alta pressão e temperatura (200 atmosferas, 500 ºC) com um catalisador de MgI 2 . Sua reação é equivalente a:
Mg + H 2 → MgH 2
A produção de MgH 2 a temperaturas mais baixas também foi investigada com o uso de magnésio nanocristalino produzido em moinhos de bolas.
Existem também outros métodos de preparação, mas eles representam reações químicas mais complexas (hidrogenação de magnésio-antraceno, a reação entre dietilmagnésio com hidreto de lítio-alumínio e como um produto do 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 uma estrutura não estequiométrica com deficiências de hidrogênio também foi observada; 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 é 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:
MgH 2 + 2H 2 O → 2H 2 + Mg (OH) 2
Além disso, esta substância se decompõe à temperatura de 287 ° C e à pressão de 1 bar, como segue:
MgH 2 → Mg + H 2
Portanto, o uso de hidreto de magnésio como meio de armazenamento de hidrogênio para seu uso e transporte tem sido proposto.
A hidrogenação e desidrogenação de uma quantidade de magnésio metálico é proposta como forma de transportar quantidades de hidrogênio gasoso, garantindo assim que não haja vazamentos no seu transporte e representando uma forma mais segura e prática do que com o uso 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
Além disso, foi proposto um sistema que produz um hidreto de magnésio na forma de lama (mais gerenciável e seguro do que em pó ou outras partículas sólidas), que seria reagido com água para obter o hidrogênio desejado.
Estima-se que a lama anteriormente nomeada seria formada por um hidreto finamente moído, protegida com uma camada protetora de óleos e suspensa em agentes dispersantes para assegurar que mantém sua consistência sem perda de material e que não absorva umidade do meio ambiente.
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 implementação 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 alquílicos 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 (MgH 2 ), ligam-se aos grupos -OH para formar 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 a água
Como já mencionado, o hidreto de magnésio é uma substância que reage muito facilmente e violentamente com a água, apresentando a capacidade de explodir em concentrações mais altas.
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 entrar 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 pode 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, por 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, uma vez que a possibilidade de explosão diminui significativamente.
Se ocorrer um derrame de hidreto de magnésio, a área de trabalho deve ser isolada e o pó 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.
