Магнезиум монохидрид

Магнезиум монохидрид

Назив според МСЧПХ Магнезиум монохидрид
Други називи Магнезиум(I) хидрид, хидридомагнезиум(•)
Назнаки
CAS-бр.	14332-53-7 Н
InChI InChI=1S/Mg.H
3Д-модел (Jmol)	Слика
PubChem	162791893
SMILES [H].[Mg]
Својства
Хемиска формула
Моларна маса	0 g mol−1
Изглед	зелен светлечки гас
Растворливост во вода	reacts violently
Слични супстанци
Други катјони	Берилиум монохидрид Калциум монохидрид Стронциум монохидрид Бариум монохидрид Калиум хидрид
Дополнителни податоци
Освен ако не е поинаку укажано, податоците се однесуваат на материјалите во нивната стандардна состојба (25 °C, 100 kPa)
Наводи

Магнезиум монохидрид — молекуларен гас со формула MgH кој постои на високи температури, како што се атмосферите на Сонцето и ѕвездите. Првично бил познат како магнезиум хидрид, иако тоа име сега почесто се користи кога се однесува на сличната хемикалија магнезиум дихидрид.

Историја

За Џорџ Даунинг Ливинг и Џејмс Девар се тврди дека се првите што направиле и набљудувале спектрална линија од MgH во 1878 година Сепак, тие не сфатиле која е супстанцијата.

Формирање

Ласерот може да испари металот на магнезиум за да формира атоми кои реагираат со молекуларниот водороден гас за да формираат MgH и други хидриди на магнезиум.

Електричното празнење преку водороден гас при низок притисок (20 паскали) што содржи парчиња магнезиум може да произведе MgH. Термички произведените водородни атоми и пареата на магнезиум можат да реагираат и да се кондензираат во цврста матрица на аргон . Овој процес не функционира со цврст неон, веројатно поради формирањето наMgH
2Наместо тоа, .

Едноставен начин да се произведе малку MgH е согорување на магнезиум во пламен од бунзен горилник, каде што има доволно водород за привремено да се формира MgH. Магнезиумските лакови во пареата, исто така, произведуваат MgH, но исто така произведуваат MgO.

Природното формирање на MgH се случува кај ѕвездите, кафеавите џуџиња и големите планети, каде што температурата е доволно висока. Реакцијата што го произведува е или 2 Mg + H
2 → 2 MgH или Mg + H → MgH. Распаѓањето е со обратен процес. За формирање е потребно присуство на гас магнезиум. Количината на гас магнезиум е значително намалена во студените ѕвезди со неговото извлекување во облаците од енстатит, магнезиум силикат. Инаку, во овие ѕвезди, под сите магнезиум силикатни облаци каде што температурата е потопла, концентрацијата на MgH е пропорционална на квадратниот корен на притисокот и концентрацијата на магнезиум, и 10^−4236/T. MgH е вториот најзастапен гас што содржи магнезиум (по атомскиот магнезиум) во подлабоките потопли делови на планетите и кафените џуџиња.

Реакцијата на атомите на Mg со H
2 (диводороден гас) е всушност ендотермична и продолжува кога атомите на магнезиум се возбудуваат електронски. Атомот на магнезиум се вметнува во врската помеѓу двата атоми на водород за да создаде привремена молекула MgH
2, која брзо се врти и се распаѓа во вртечка MgH молекула и атом на водород. Произведените молекули на MgH имаат бимодална дистрибуција на стапките на ротација. Кога протиумот се менува за деутериум во оваа реакција, дистрибуцијата на ротации останува непроменета. (Mg + D
2 или Mg +HD). Производите со ниска стапка на ротација исто така имаат ниски нивоа на вибрации, а исто така се и „ладни“.

Својства

Спектар

Далечната инфрацрвена светлина содржи ротационен спектар на MgH кој се движи од 0,3 до 2 THz. Ова исто така содржи хиперфина структура. ²⁴Се предвидува дека MgH има спектрален линии за различни ротациони премини за следните вибрациони нивоа.

ротација	GHz за ниво на вибрации
	0	1	2	3
1-0	343,68879	332.92012	321,68306	309,86369
2-1	687.10305	665,59200	643,11285	619,46374
3-2	1030.07630	997,76743	964.03611	928,54056

Видливиот опсег на спектарот на магнезиум хидрид за прв пат бил забележан во 19 век, а наскоро било потврдено дека се должи на комбинацијата на магнезиум и водород. Дали навистина постоело соединение се расправало поради тоа што не можело да се произведе цврст материјал. И покрај ова, терминот магнезиум хидрид се користел за што и да е опсегот на опсегот. Овој термин се користел пред да се открие магнезиум дихидрид. Спектралните појаси имале глави со флутинг во жолто зелените, зелените и сините делови од видливиот спектар.

Жолто зелената лента на MgH спектарот е околу брановата должина 5622 Å. Сината лента е 4845 Å

Главниот опсег на MgH во видливиот спектар се должи на електронската транзиција помеѓу нивоата A²Π→X²Σ⁺ во комбинација со транзиции во ротациона и вибрациона состојба.

За секоја електронска транзиција, постојат различни опсези за промени помеѓу различните состојби на вибрации. Преминот помеѓу вибрационите состојби е претставен со помош на загради (n,m), при што n и m се броеви. Во секој бенд има многу линии организирани во три групи наречени гранки. Филијалата P, Q и R се разликуваат по тоа дали ротациониот квантен број се зголемува за еден, останува ист или се намалува за еден. Линиите во секоја гранка ќе имаат различни ротациони квантни броеви во зависност од тоа колку брзо се вртат молекулите. За транзицијата A²Π→X²Σ⁺ транзициите на најниското ниво на вибрации се најистакнати, но сепак A ^>2П енергетското ниво може да има вибрациона квантна состојба до 13. Секое повисоко ниво и молекулата има премногу енергија и се раздвојува. За секое ниво на вибрациона енергија има голем број на различни стапки на ротација што молекулата може да ги одржи. За нивото 0, максималниот ротациски квантен број е 49. Над оваа стапка на ротација тој би се вртел толку брзо што би се распаднал. Потоа, за последователно повисоки нивоа на вибрации од 2 до 13, бројот на максимални ротациони нивоа се намалува низ низата 47, 44, 42, 39, 36, 33, 30, 27, 23, 19, 15, 11 и 6.

Системот B'²Σ⁺→X²Σ⁺ е премин од малку повисока електронска состојба во основната состојба. Исто така, има линии во видливиот спектар што може да се набљудуваат во сончева дамка. Бендовите се без глава. Опсегот (0,0) е слаб во споредба со (0,3), (0,4), (0,5), (0,6), (0,7), (1,3), (1 ,4), (1,7) и (1,8) вибрациони појаси.

Состојбата C²Π има ротациони параметри од B = 6,104 cm⁻¹, D = 0,0003176 cm ⁻¹, A = 3,843 cm⁻¹ и p = -0,02653 cm⁻¹. Има енергетско ниво од 41242 cm⁻¹.

Друго ²Δ електронско ниво има енергија 42192 cm⁻¹ и параметри на ротација B = 6,2861 cm⁻¹ и A = -0,168 cm⁻¹.

Друго ²Δ електронско ниво има енергија 42192 cm⁻¹ и параметри на ротација B = 6,2861 cm⁻¹ и A = -0,168 cm⁻¹.

Ултравиолетовото има многу повеќе опсези поради електронските состојби со повисока енергија.

УВ спектарот содржи глави на бендови на 3100 Å поради вибрационата транзиција (1,0) 2940 Å (2,0) 2720 Å (3,0) 2640 Å (0,1) 2567Å (1sp; 3).

боја	бранова должина Глава	вибрациона транзиција	сила
зелена	4950-5330	5212	(0.0)	најсилна деградира до виолетова
		5182	(1,1)	силна
		5155	(2,2)	силна
сина боја	4844
жолто зелена	5622	5621	(0,1)	доста силна
		5568	(1,2)	слаб
		5516	(2,3)	слаб
		6083	(0,2)	слаб
УВ	2350-2330	2348,8	(0,0) и (1,1) Q гранка на 2Π→X2Σ+	виолетова деградирана
УВ		2329		слаба виолетова деградирана

Физика

Молекулата на магнезиум монохидрид е едноставна дијатомска молекула со магнезиум атом поврзан со атом на водород. Растојанието помеѓу атомите на водород и магнезиум е 1,7297 А. Основната состојба на магнезиум монохидрид е X²Σ⁺. Поради едноставната структура симетријата точка група на молекулата е C_∞v. моментот на инерција на една молекула е 4,805263×10⁻⁴⁰ g cm².

Врската има значаен ковалентен карактер. диполен момент е 1.215 дебај

Масовните својства на гасот MgH вклучуваат енталпија на формирање од 229,79 kJ mol⁻¹, ентропија 193,20 J K⁻¹ mol⁻¹ и топлински капацитет од 29,59 J K⁻¹ mol⁻¹.

енергијата на дисоцијација на молекулата е 1,33 eV. Потенцијалот за јонизација е околу 7,9 eV со јонот MgH+
се формира кога молекулата губи електрон.

Димер

Во матриците на благородни гасови, MgH може да формира два вида димер: HMgMgH и ромбичен облик (◊) (HMg)
2 во кој молекулата на диводород ја премостува врската помеѓу два атоми на магнезиум. MgH, исто така, може да формира комплекс со диводород HMg · H
2. Фотолиза ги зголемува реакциите кои го формираат димерот. Енергијата за разградување на димерот HMgMgH на два MgH радикали е 197 kJ/mol. Mg(μ-H
2)Mg има 63 kJ/mol повеќе енергија од HMgMgH. Теоретски гасната фаза HMgMgH може да се распадне до Mg
2 и H
2 ослободување; kJ/mol енергија егзотермично. Растојанието помеѓу атомите на магнезиум во HMgMgH се пресметува на 2,861 Å. HMgMgH ca. n да се смета за формално основно соединение за други супстанции LMgMgL кои имаат врска магнезиум со магнезиум. Во овие магнезиум може да се смета дека е во состојба на оксидација +1 наместо нормална +2. Сепак, овие соединенија не се направени од HMgMgH.

MgH+
може да се направи со протони кои удираат во магнезиум или диводороден гас H
2 во интеракција со единечни јонизирани атоми на магнезиум (H
2 + Mg+
→ MgH+
+ H).

MgH−
, MgH−
3 и MgH−
2 се формирани од ниска водород под притисок или амонијак преку магнезиумова катода. Дихидридниот јон се произведува најмалку од трите.

Поврзани радикали

HMgO и HMgS се теоретски истражени. MgOH и MgSH се со помала енергија..

MgH−
, MgH−
3 и MgH−
2 се формираат од низок притисок водород или амонијак преку магнезиумова катода. Трихидридниот јон се произведува најмногу, а во поголем дел кога се користи чист водород наместо амонијак. Дихидридниот јон се произведува најмалку од трите.

Употреба

Спектарот на MgH во ѕвездите може да се користи за мерење на односот на изотоп на магнезиум, температурата и гравитацијата на површината на ѕвездата. Кај жешките ѕвезди MgH ќе биде претежно дисосоциран поради топлината што ги крши молекулите, но може да се открие во поладен тип G, K и M ѕвезди. Може да се открие и во starspots или сончева дамкаs. Спектарот на MgH може да се користи за проучување на магнетното поле и природата на ѕвездените точки.

Некои MgH спектрални линии се појавуваат видливо во вториот сончев спектар, тоа е фракционата линеарна поларизација. Линиите припаѓаат на гранките Q₁ и Q₂. Линиите за апсорпција на MgH се имуни на Ханле ефект каде што поларизацијата е намалена во присуство на магнетни полиња, како што се во близина на сончеви дамки. Истите овие линии на апсорпција не страдаат од Зиман ефект. Причината што гранката Q се појавува на овој начин е затоа што линиите на гранката Q се четири пати пополаризирани и двапати поинтензивни од линиите на разгранување P и R. Овие линии кои се повеќе поларизирани се исто така помалку подложни на ефекти на магнетното поле.

Библиографија

• Boyer, R. (1971). „Isotopic Lines of the MgH Molecule“. Astronomy and Astrophysics. 12: 464. Bibcode:1971A&A....12..464B.
• Olga Yurchenko. „ExoMol Bibliography for MgH“. Посетено на 10 January 2015.
• „Isotopologues of MgH“. ExoMol. Посетено на 13 January 2015.