HYDRURE DE MAGNÉSIUM: FORMULE, STRUCTURE ET PROPRIÉTÉS - CHIMIE - 2024

L' hydrure de magnésium (formule moléculaire MgH ₂), est un composé chimique contenant un poids d'hydrogène de 7,66%, et se trouve dans la nature sous la forme d'un 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 alcalino-terreux, mais dans le cas du magnésium (et du béryllium) ils ont des liaisons covalentes, en plus de celles ioniques qui caractérisent cette famille d'hydrures.

Modèle de cellule unitaire d'hydrure de magnésium, MgH2.

Préparation et formule

L'hydrure de magnésium est formé par hydrogénation directe de magnésium métallique (Mg) dans des conditions de pression et de température élevées (200 atmosphères, 500 ° C) avec un catalyseur MgI ₂. Votre réaction équivaut à:

Mg + H ₂ → MgH ₂

La production de MgH ₂ à des températures plus basses avec l'utilisation de magnésium nanocristallin produit dans des broyeurs à boulets a également été étudiée.

Il existe également d'autres méthodes de préparation, mais elles représentent des réactions chimiques plus complexes (hydrogénation du magnésium-anthracène; la réaction entre le diéthylmagnésium avec l'hydrure de lithium-aluminium; et en tant que produit d'un complexe MgH ₂).

Structure chimique

Cet atome a une structure rutile à température ambiante, avec une structure cristalline tétragonale. Il a au moins quatre formes différentes dans des conditions de haute pression, et une structure non stoechiométrique avec des déficiences en hydrogène a également été observée; ce dernier n'apparaît que dans de très petites quantités de particules lors de sa formation.

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

Cela donne à l'atome de magnésium une forme sphérique, entièrement ionisée, mais son ion hydrure a une structure allongée.

Proprietes physiques et chimiques

Physique

• Apparence: cristaux blancs.
• Masse molaire: 26,3209 g / mol
• Densité: 1,45 g / cm ³
• 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 ºC.

Chimique

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

Il est important de souligner que ce composé ne peut pas être amené à l'état liquide, et lorsqu'il est amené à 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 à l'air. Ces trois conditions représentent des risques de sécurité qui seront mentionnés dans la dernière section de cet article.

Applications

Stockage d'hydrogène

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

MgH ₂ + 2H ₂ O → 2H ₂ + Mg (OH) ₂

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

MgH ₂ → Mg + H ₂

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

L'hydrogénation et la déshydrogénation d'une quantité de magnésium métallique sont proposées comme moyen de transporter des quantités d'hydrogène gazeux, assurant ainsi qu'il ne fuit pas lors de son transport et représentant un moyen plus sûr et plus pratique qu'avec l'utilisation de récipients haute pression..

Réactions d'hydrogénation et de déshydrogénation

Malgré le fait que la température de décomposition de l'hydrure de magnésium représente une limitation pour son utilisation, des procédés ont été proposés 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 grâce à l'utilisation de broyeurs à boulets.

Boue

En outre, un système a été proposé qui produit un hydrure de magnésium sous forme de boue (plus gérable et plus sûr que celui en poudre ou autres particules solides), qui serait mis à réagir avec de l'eau pour obtenir l'hydrogène souhaité.

On estime que la boue susmentionnée serait formée par un hydrure finement broyé, protégé par une couche protectrice d'huiles et mis en suspension dans des agents dispersants pour s'assurer qu'elle conserve sa consistance sans perte de matière et qu'elle n'absorbe pas l'humidité de l'environnement.

Cette boue a l'avantage de pouvoir être pompée à travers n'importe quelle pompe diesel, essence ou eau courante, ce qui rend cette proposition économique et efficace.

Réservoirs de carburant

L'hydrure de magnésium peut être mis en œuvre dans la production de piles à combustible avancées, ainsi que dans la création de batteries et de stockage d'énergie.

Transport et énergie

Au cours des dernières décennies, l'utilisation de l'hydrogène comme source d'énergie a été envisagée. La mise en œuvre de l'hydrogène comme carburant 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).

L'alkylation

Alkylation (ajout de groupes alkyle CH ₃ R) de composés organiques en milieu basique, où les groupes -OH sont présents à de faibles concentrations et à des températures supérieures au point de fusion de l'hydrure.

Dans ce cas, les hydrogènes présents dans l'hydrure de magnésium (MgH ₂), se lient aux groupes -OH formant l'eau. Le magnésium libre peut recevoir l'halogène qui accompagne souvent la molécule d'alkyle destinée à se lier à la chaîne hydrocarbonée.

Des risques

Réaction avec l'eau

Comme 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 l'hydrogène gazeux libéré lors de 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.

L'inhalation à l'état solide ou le contact avec ses vapeurs n'est pas recommandé: la substance à l'état naturel et ses produits de décomposition peuvent provoquer des blessures graves, voire la mort.

Il peut générer des solutions corrosives au contact de l'eau et de 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 provoque des effets chroniques sur la santé, tels que le cancer, des anomalies de la reproduction ou d'autres conséquences physiques ou mentales, mais l'utilisation d'un équipement de protection est recommandée lors de sa manipulation (en particulier des respirateurs ou des masques, en raison de sa caractère de poudre fine).

Lorsque vous travaillez avec cette substance, maintenez l'humidité de l'air à un niveau bas, éteignez toutes les sources d'ignition et transportez-la dans des fûts ou d'autres conteneurs.

Le travail avec de grandes concentrations de cette substance doit toujours être évité lorsque cela peut être évité, car la possibilité d'une explosion est considérablement réduite.

En cas de déversement d'hydrure de magnésium, la zone de travail doit être isolée et la poussière collectée à l'aide d'un aspirateur. Vous ne devez jamais utiliser la méthode du balayage à sec; augmente les chances d'une réaction avec l'hydrure.

Références

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