Hidreto de magnésio

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Hidreto de magnésio
Alerta sobre risco à saúde
Magnesium-hydride-unit-cell-3D-balls.png
Magnesium-hydride-xtal-3D-ionic-B.png
Nome IUPAC Hidreto de magnésio
Identificadores
Número CAS 7693-27-8
PubChem 107663
ChemSpider 16787263
ChEBI 25107
SMILES
InChI InChI=1/Mg.2H/rH2Mg/h1H2
Propriedades
Fórmula molecular MgH2
Massa molar 26.3209 g/mol
Aparência cristais brancos
Densidade 1.45 g/cm3
Ponto de fusão

327 °C

Solubilidade em água decompõe-se
Riscos associados
Índice UE Não listado
Principais riscos
associados
pirofórico[1]
Compostos relacionados
Outros catiões/cátions Hidreto de berílio
Hidreto de cálcio
Hidreto de estrôncio
Hidreto de bário
Excepto onde denotado, os dados referem-se a
materiais sob condições PTN

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Hidreto de magnésio é o composto químico de fórmula químicaMgH2 . Ele contém 7,66% em massa de hidrogênio e tem sido estudado como um potencial meio de armazenamento de gás hidrogênio.[2]

Preparação[editar | editar código-fonte]

A preparação foi relatada pela primeira vez em 1951, envolvendo hidrogenação direta do metal Mg em alta pressão e temperatura (200 atmosferas, 500 °C) com catalisador de MgI2:[3]

Mg + H2 → MgH2

A produção em temperatura mais baixa de MgH2 usando nanopartículas de Mg cristalino produzido em moinhos de bolas foi investigada.[4] Outras preparações incluem:

  • hidrogenação do antraceno de magnésio em condições amenas:[5]

Mg(antraceno) + H2 → MgH2

São conhecidos também alguns produtos de complexação por exemplo, MgH2.THF pela reação de fenilsilil-magnésio e dibutil-magnésio em solventes de éter ou de hidrocarbonetos na presença de THF ou TMEDA como ligante.[1]

Estrutura e ligações[editar | editar código-fonte]

O β-MgH2 tem uma estrutura do tipo rutilo à temperatura ambiente.[7] Existem duas formas de alta pressão, α-MgH2 com a estrutura do tipo do PbO2[8] e γ-MgH2.[9] Além disso foi caracterizada uma forma não-estequiométrica MgH(2-δ), mas esta parece existir apenas como partículas muito pequenas.[10] (A granel o MgH2 é essencialmente estequiométrico, uma vez que só pode acomodar concentrações muito baixas de sítios vazios para o hidrogênio[11] ).

A ligação na forma rutilo é por vezes descrita como sendo de natureza covalente ao invés de puramente iônica;[12] a determinação da densidade de carga por síncrotron de difração de raios-x indica que o átomo de magnésio é completamente ionizado e esférico e o íon hidreto é alongado.[13] Formas moleculares de hidreto de magnésio, MgH, MgH2, Mg2H, Mg2H2, Mg2H3 e Mg2H4 foram identificadas pelos seus espectros vibracionais e foram encontradas em amostras isoladas em uma matriz abaixo de 10K, formadas após a ablação a laser de magnésio na presença de hidrogênio.[14] A molécula Mg2H4 tem uma estrutura análoga à ponte do hidreto de alumínio dimérico, Al2H6.[14]

Reações[editar | editar código-fonte]

MgH2 reage prontamente com a água com liberação de gás hidrogênio:

MgH2 + 2H2O → 2H2 + Mg(OH)2

Decompõe-se a 300°C para produzir H2 à pressão de 1 bar, a alta temperatura necessária é vista como uma limitação ao uso de MgH2 como um meio de armazenamento de hidrogênio reversível:[15]

MgH2 → Mg + H2

Potencial para o armazenamento de hidrogênio[editar | editar código-fonte]

O seu potencial como meio de "armazenamento" reversível de hidrogênio, levou ao interesse em melhorar a cinética da reação de hidrogenação e desidrogenação.[15] [16] Uma abordagem alternativa sob investigação é a produção de uma pasta bombeável de MgH2 de manuseamento seguro e que libera H2 pela reação com água, com o reprocessamento do Mg(OH)2 em MgH2. Um pedido [2] (ainda a ser examinado) para uma patente dos EUA (US 2010/0163434 A1)[3] foi feito para a um sistema de armazenamento de hidrogênio utilizando energia de excitação laser para ajudar a adsorção de gás hidrogênio do magnésio

Referências

  1. a b Synthesis of magnesium hydride by the reaction of phenylsilane and dibutylmagnesium , Michalczyk M.J., Organometallics; (1992); 11(6); 2307-2309. doi:10.1021/om00042a055
  2. Catalytic Synthesis of Organolithium and Organomagnesium Compounds and of Lithium and Magnesium Hydrides - Applications in Organic Synthesis and Hydrogen Storage, Bogdanovic B., Angewandte Chemie International Edition in English, 24, 4, 262–73, doi:10.1002/anie.198502621
  3. Wiberg, Goeltzer, Bauer,1951, Z naturforsch 6b, 394, (1951)
  4. Nanocrystalline magnesium for hydrogen storage, A Zaluska, L Zaluski, JO Ström–Olsen, Journal of Alloys and Compounds, 288, 1-2, 1999, 217-225, doi:10.1016/S0925-8388(99)00073-0
  5. Catalytic Synthesis of Magnesium Hydride under Mild Conditions, Bogdanovic B., Liao S-T, Schwickardi M, Sikorsky P., Spliethoff B., Angewandte Chemie International Edition in English, 19,(1980), 10, 818 – 819, doi:10.1002/anie.198008181
  6. The Preparation of the Hydrides of Zinc, Cadmium, Beryllium, Magnesium and Lithium by the Use of Lithium Aluminum Hydride, Barbaras G.D., Dillard C., Finholt A. E., Wartik T, Wilzbach K. E., Schlesinger H. I., J. Am. Chem. Soc.; 1951; 73(10); 4585-4590, doi:10.1021/ja01154a025
  7. Neutron diffraction study of magnesium deuteride, Zachariasen W.H., Holley C.E, Stamper J.F. Jnr, Acta Cryst. (1963) 16, 352-353, doi:10.1107/S0365110X63000967
  8. Michael D. Hampton, Dmitry V. Schur, Svetlana Yu. Zaginaichenko, V. I. Trefilov, Hydrogen Materials Science and Chemistry of Metal Hydrides: Proceedings of the NATO Advanced Research Workshop, Katsiveli, Yalta, Ukraine, 2002, Springer, ISBN 1402007302
  9. Structure of the high pressure phase γ-MgH2 by neutron powder diffraction, Bortz M., Bertheville B., Böttger G., Yvon K., Journal of Alloys and Compounds, 287, 1-2, (1999), L4-L6, doi:10.1016/S0925-8388(99)00028-6
  10. Hydrogen Cycling of Niobium and Vanadium Catalyzed Nanostructured Magnesium,Schimmel, H. G.; Huot, J.; Chapon, L. C.; Tichelaar, F. D.; Mulder, F. M.,J. Am. Chem. Soc.; (Article); 2005; 127(41); 14348-14354. doi:10.1021/ja051508a
  11. Grau-Crespo, R.; K. C. Smith, T. S. Fisher, N. H. de Leeuw, and U. V. Waghmare. (2009). "Thermodynamics of hydrogen vacancies in MgH2 from first-principles calculations and grand-canonical statistical mechanics". Physical Review B 80: 174117.
  12. Cotton, F. Albert; Wilkinson, Geoffrey; Murillo, Carlos A.; Bochmann, Manfred (1999), Advanced Inorganic Chemistry (6th ed.), New York: Wiley-Interscience, ISBN 0-471-19957-5 
  13. Charge density measurement in MgH2 by synchrotron X-ray diffraction, T. Noritake, S. Towata, M. Aoki, Y. Seno, Y. Hirose, E. Nishibori, M. Takata and M. Sakata, Journal of Alloys and Compounds, 356-357, (2003), 84-86, doi:10.1016/S0925-8388(03)00104-X
  14. a b Infrared Spectra of Magnesium Hydride Molecules, Complexes, and Solid Magnesium Dihydride, Xuefeng Wang and Lester Andrews, J. Phys. Chem. A, 108 (52), 11511 -11520, 2004. doi:10.1021/jp046410h
  15. a b Hydrogen-storage materials for mobile applications, L. Schlapbach and A. Züttel, Nature 414, 353 (2001).doi:10.1038/35104634[1]
  16. J Huot Hydrogen in Metals (2002) in New Trends in Intercalation Compounds for Energy Storage, Chrisitan Julien, J. P. Pereira-Ramos, A. Momchilov, Springer, ISBN 1402005946