Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
«Дигидрид магния» перенаправляется сюда. Не следует путать с моногидридом магния .
Гидрид магния
Магний-гидрид-элементарная-ячейка-3D-шары.png
Магний-гидрид-xtal-3D-ionic-B.png
Имена
Название ИЮПАК
Гидрид магния
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.028.824 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 231-705-3
UNII
  • InChI = 1S / Mg. 2H проверитьY
    Ключ: RSHAOIXHUHAZPM-UHFFFAOYSA-N проверитьY
  • InChI = 1 / Mg.2H / rH2Mg / h1H2
    Ключ: RSHAOIXHUHAZPM-HZAFDXBCAG
  • [MgH2]
Характеристики
MgH 2
Молярная масса26,3209 г / моль
Внешностьбелые кристаллы
Плотность1,45 г / см 3
Температура плавления 327 ° С (621 ° F, 600 К) разлагается
разлагается
Растворимостьнерастворим в эфире
Структура
четырехугольный
Термохимия
35,4 Дж / моль К
31,1 Дж / моль К
-75,2 кДж / моль
-35,9 кДж / моль
Опасности
Основные опасностипирофорный [1]
Родственные соединения
Другие катионы
Гидрид бериллия Гидрид
кальция Гидрид
стронция Гидрид
бария
Родственные гидриды магния
Моногидрид магния Mg 4 H 6
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Гидрид магния - это химическое соединение с молекулярной формулой MgH 2 . Он содержит 7,66% по весу водорода и был изучен как потенциальная среда для хранения водорода. [2]

Подготовка [ править ]

В 1951 году впервые было сообщено о получении из элементов, включающих прямое гидрирование металлического Mg при высоком давлении и температуре (200 атмосфер, 500 ° C) с катализатором MgI 2 : [3]

Mg + H 2 → MgH 2

Было исследовано получение более низких температур из Mg и H 2 с использованием нанокристаллического Mg, полученного в шаровых мельницах . [4] Другие препараты включают:

  • гидрирование антрацена магния в мягких условиях: [5]
Mg (антрацен) + H 2 → MgH 2
  • реакция диэтилмагния с алюмогидридом лития [6]
  • продукт комплексообразования MgH 2, например MgH 2 · THF, в результате реакции фенилсилана и дибутилмагния в эфирных или углеводородных растворителях в присутствии THF или TMEDA в качестве лиганда. [1]

Структура и связь [ править ]

Форма α-MgH 2 при комнатной температуре имеет структуру рутила . [7] Существует по крайней мере четыре формы высокого давления: γ-MgH 2 со структурой α-PbO 2 , [8] кубический β-MgH 2 с пространственной группой Pa-3, [9] орторомбическая HP1 с пространственной группой Pbc2 1 и ромбическая HP2 с пространственной группой Pnma. [10] Кроме того, был охарактеризован нестехиометрический MgH (2-δ) , но он, по-видимому, существует только для очень маленьких частиц [11]
(объемный MgH 2 по существу стехиометрический, так как он может вмещать только очень низкие концентрации H вакансий.[12] ).

Связь в форме рутила иногда описывается как частично ковалентная по природе, а не чисто ионная; [13] определение плотности заряда с помощью синхротронной дифракции рентгеновских лучей показывает, что атом магния полностью ионизирован и имеет сферическую форму, а ион гидрида - удлиненный. [14] Молекулярные формы молекул гидрида магния, MgH, MgH 2 , Mg 2 H, Mg 2 H 2 , Mg 2 H 3 и Mg 2 H 4 , идентифицированные по их колебательным спектрам, были обнаружены в матричных образцах, изолированных при температуре ниже 10 К. , образовавшиеся после лазерной абляции магния в присутствии водорода. [15]Молекула Mg 2 H 4 имеет мостиковую структуру, аналогичную димерному гидриду алюминия , Al 2 H 6 . [15]

Реакции [ править ]

MgH 2 легко реагирует с водой с образованием газообразного водорода:

MgH 2 + 2 H 2 O → 2 H 2 + Mg (ОН) 2

При 287 ° C он разлагается с образованием H 2 при давлении 1 бар [16], требуемая высокая температура рассматривается как ограничение при использовании MgH 2 в качестве обратимой среды для хранения водорода: [17]

MgH 2 → Mg + H 2

Возможное использование для хранения водорода [ править ]

Его потенциал в качестве обратимой среды "хранения" водорода вызвал интерес к улучшению кинетики реакций гидрирования и дегидрирования. [17] [18] Частично этого можно добиться за счет легирования или уменьшения размера частиц с помощью шаровой мельницы . [19] [20] [21] Альтернативный подход, который исследуется, - это производство перекачиваемой суспензии MgH 2, которая безопасна в обращении и выделяет H 2 в результате реакции с водой, с переработкой Mg (OH) 2 в MgH 2 . [1] Серия патентов США (US9123925B2, US8651268B2, US8651270B2, US9732906B2) и международных патентов была выдана на перезаряжаемую систему хранения водорода низкого давления и низкой температуры, в которой используется наноструктурированный гидрид магния для поглощения водорода высокой плотности и активируемой лазером десорбции. Практическая система использует обработанные полимерные подложки в форме диска или ленты для использования при длительном хранении, транспортировке и стабилизации сетки. Система имеет уникальное преимущество в способности пассивно улавливать водород из промышленных дымоходов и очистных сооружений до того, как он сможет образовать парниковые газы.

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Михальчик, Майкл Дж (1992). «Синтез гидрида магния реакцией фенилсилана и дибутилмагния». Металлоорганические соединения . 11 (6): 2307–2309. DOI : 10.1021 / om00042a055 .
  2. ↑ Богданович, Борислав (1985). «Каталитический синтез литийорганических и магниевых соединений и гидридов лития и магния - применение в органическом синтезе и хранении водорода». Angewandte Chemie International Edition на английском языке . 24 (4): 262–273. DOI : 10.1002 / anie.198502621 .
  3. ^ Egon Wiberg, Heinz Goeltzer, Ричард Бауэр (1951). "Synthese von Magnesiumhydrid aus den Elementen (Синтез гидрида магния из элементов)" (PDF) . Zeitschrift für Naturforschung Б . 6b : 394. CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  4. ^ Залуска, А; Залуский, Л; Стрем – Ольсен, Дж. О. (1999). «Нанокристаллический магний для хранения водорода». Журнал сплавов и соединений . 288 (1-2): 217-225. DOI : 10.1016 / S0925-8388 (99) 00073-0 .
  5. ↑ Богданович, Борислав; Ляо, Ши-Цзянь; Швикарди, Манфред; Сикорский, Питер; Сплитхофф, Бернд (1980). «Каталитический синтез гидрида магния в мягких условиях». Angewandte Chemie International Edition на английском языке . 19 (10): 818. DOI : 10.1002 / anie.198008181 .
  6. ^ Барбарас, Гленн Д; Диллард, Клайд; Finholt, A.E; Вартик, Томас; Wilzbach, K. E; Шлезингер, Х. I (1951). «Получение гидридов цинка, кадмия, бериллия, магния и лития с использованием литийалюминийгидрида1». Журнал Американского химического общества . 73 (10): 4585. DOI : 10.1021 / ja01154a025 .
  7. ^ Захариасен, W. H; Холли, К. Э; Стампер, Дж. Ф (1963). «Нейтронографическое исследование дейтерида магния» . Acta Crystallographica . 16 (5): 352. DOI : 10,1107 / S0365110X63000967 .
  8. ^ Bortz, M; Бертвиль, B; Böttger, G; Ивон, К. (1999). «Структура фазы высокого давления γ-MgH2 по данным порошковой дифракции нейтронов». Журнал сплавов и соединений . 287 (1-2): L4 – L6. DOI : 10.1016 / S0925-8388 (99) 00028-6 .
  9. ^ Vajeeston, P; Равиндран, П; Hauback, B.C; Fjellvåg, H; Кекшус, А; Фурусет, S; Ханфланд, М. (2006). «Структурная устойчивость и фазовые переходы под давлением в MgH2». Physical Review B . 73 (22): 224102. Bibcode : 2006PhRvB..73v4102V . DOI : 10.1103 / PhysRevB.73.224102 .
  10. ^ Мориваки, Тору; Акахама, Юичи; Кавамура, Харуки; Накано, Сатоши; Такемура, Кеничи (2006). «Структурный фазовый переход MgH2 типа рутила при высоких давлениях». Журнал Физического общества Японии . 75 (7): 074603. Bibcode : 2006JPSJ ... 75g4603M . DOI : 10,1143 / JPSJ.75.074603 .
  11. ^ Шиммель, Х. Гийс; Хуот, Жак; Chapon, Laurent C; Tichelaar, Frans D; Малдер, Фокко М (2005). "Водородный цикл наноструктурированного магния, катализируемого ниобием и ванадием". Журнал Американского химического общества . 127 (41): 14348–54. DOI : 10.1021 / ja051508a . PMID 16218629 . 
  12. ^ Grau-Crespo, R .; KC Smith; Т.С. Фишер; NH de Leeuw; УФ Вагмаре (2009). «Термодинамика водородных вакансий в MgH 2 на основе расчетов из первых принципов и большой канонической статистической механики». Physical Review B . 80 (17): 174117. arXiv : 0910.4331 . Bibcode : 2009PhRvB..80q4117G . DOI : 10.1103 / PhysRevB.80.174117 . S2CID 32342746 . 
  13. ^ Коттон, Ф. Альберт ; Уилкинсон, Джеффри ; Мурильо, Карлос А .; Бохманн, Манфред (1999), Advanced Inorganic Chemistry (6-е изд.), Нью-Йорк: Wiley-Interscience, ISBN 0-471-19957-5
  14. ^ Норитаке, Т; Товата, S; Аоки, М; Сено, Y; Hirose, Y; Нисибори, Э; Таката, М; Саката, М. (2003). «Измерение плотности заряда в MgH2 методом синхротронной рентгеновской дифракции». Журнал сплавов и соединений . 356–357: 84–86. DOI : 10.1016 / S0925-8388 (03) 00104-X .
  15. ^ а б Ван, Сюэфэн; Эндрюс, Лестер (2004). «Инфракрасные спектры молекул гидрида магния, комплексов и твердого дигидрида магния». Журнал физической химии . 108 (52): 11511. Bibcode : 2004JPCA..10811511W . DOI : 10.1021 / jp046410h .
  16. Перейти ↑ McAuliffe, TR (1980). Водород и энергия (иллюстрировано изд.). Springer. п. 65. ISBN 978-1-349-02635-7. Выдержка со страницы 65
  17. ^ a b Шлапбах, Луи; Цюттель, Андреас (2001). «Материалы для хранения водорода для мобильных приложений» (PDF) . Природа . 414 (6861): 353–8. Bibcode : 2001Natur.414..353S . DOI : 10.1038 / 35104634 . PMID 11713542 . S2CID 3025203 .   
  18. ^ J Huot Hydrogen in Metals (2002) в New Trends in Intercalation Compounds for Energy Storage, Christian Julien, JP Pereira-Ramos, A. Momchilov, Springer, ISBN 1-4020-0594-6. 
  19. ^ Сакинтуна, B .; Ф. Ламаридаркрим; М. Хиршер (2007). «Металлогидридные материалы для твердого хранения водорода: обзор». Международный журнал водородной энергетики . 32 (9): 1121–1140. DOI : 10.1016 / j.ijhydene.2006.11.022 .
  20. ^ Смит, Кайл; Фишер, Тимоти; Вагмаре, Умеш; Грау-Креспо, Рикардо (2010). «Эффекты связывания допанта и вакансии в гидриде магния, легированном литием». Physical Review B . 82 (13): 134109. arXiv : 1009.4806 . Bibcode : 2010PhRvB..82m4109S . DOI : 10.1103 / PhysRevB.82.134109 . ISSN 1098-0121 . S2CID 54981993 .  
  21. ^ Liang, G .; Huot, J .; Бойлы, С .; Ван Несте, А .; Шульц, Р. (1999). «Каталитическое действие переходных металлов на сорбцию водорода в нанокристаллических системах MgH2 – Tm (Tm = Ti, V, Mn, Fe и Ni), измельченных в шаровой мельнице». Журнал сплавов и соединений . 292 (1–2): 247–252. DOI : 10.1016 / S0925-8388 (99) 00442-9 . ISSN 0925-8388 .