A nátrium-hidrid egy NaH képletű szervetlen vegyület. Ionkötéssel rendelkezik a nátrium és a hidrid között. Szerkezetét az 1. ábra szemlélteti. A sós hidrid reprezentatív, azaz azt jelenti, hogy a sóhoz hasonló hidrid, amely Na + és H-ionokból áll, szemben a molekulárisabb hidridekkel, például borán, metán, ammónia és a víz.
A kristályszerkezet koordinációs száma 6, ahol mindegyik nátrium-molekulát 8 hidridion veszi körül, amelyek oktaedr alakúak, és a 2. ábrán mutatjuk be (Mark Winter [a Sheffield University és a WebElements Ltd, 1993-2016).
A nátrium-hidrid szerkezete.
2. ábra: A nátrium-hidrid kristályszerkezete.
A vegyületet nátrium-hidrogén-gáz (nátrium-hidrid képlet - nátrium-hidrid felhasználás, tulajdonságok, szerkezet és képlet, 2005-2017) közvetlen reakcióval állítják elő az alábbiak szerint:
H2 + 2Na → 2NaH
A nátrium-hidridet kereskedelemben 60% (tömeg / tömeg%) diszperzió formájában kapják ásványolajban a biztonságos kezeléshez (NÁTRIUM-HIDRID, második).
A nátrium-hidrid fizikai és kémiai tulajdonságai
A nátrium-hidrid fehér szilárd anyag, ha tiszta, bár általában szürke vagy ezüst színű. Megjelenését a 3. ábra mutatja.
3. ábra. A nátrium-hidrid megjelenése.
A NaH molekulatömege 23,99771 g / mol, sűrűsége 1,396 g / ml és olvadáspontja 800 ° C (Royal Society of Chemistry, 2015). Oldhatatlan ammóniában, benzolban, szén-tetrakloridban és szén-diszulfidban (Nemzeti Biotechnológiai Információs Központ, második).
A vegyület rendkívül instabil. A tiszta NaH könnyen legyulladhat a levegőben. A levegőben lévő vízzel érintkezve nagyon gyúlékony hidrogént bocsát ki.
Amikor a levegő és a nedvesség nyitva van, a NaH a reakció alapján könnyen hidrolizálódik a nátrium-hidroxid erős korrozív bázisává (NaOH):
NaH + H2O → NaOH + H2
Ebben a reakcióban látható, hogy a nátrium-hidrid bázisként viselkedik. Ennek oka az elektronegativitás.
A nátrium elektronegativitása szignifikánsan alacsonyabb (≈1,0), mint a hidrogénnél (≈2,1), ami azt jelenti, hogy a hidrogén magához vonja az elektron sűrűségét, és elmozdul a nátriumtól, hogy nátrium kationt és aniont hozzon létre hidrid.
Ahhoz, hogy egy vegyület Brønsted sav legyen, el kell választania a hidrogén elektronsűrűségét, vagyis össze kell kapcsolnia egy olyan elektronegatív atommal, mint az oxigén, fluor, nitrogén stb. Csak akkor formálisan H + -ként lehet leírni, és mint ilyen elkülöníthető.
A hidridet sokkal jobban lehet H-ként leírni, és szabad elektronpárral rendelkezik. Mint ilyen, ez Brønsted bázis, nem sav. Valójában, ha kibővíti a Brønsted sav / bázis meghatározását, ahogyan Lewis tette, akkor arra a következtetésre juthat, hogy a savas faj nátrium (Na +).
A H-bázis és a H + sav Brønsted sav / bázis reakcióterméke H2 lesz. Mivel a savas hidrogént közvetlenül a vízből extrahálják, a hidrogéngáz buborékot okozhat, és az egyensúly eltolódhat akkor is, ha a reakció nem termodinamikailag kedvező.
Megmaradhatnak az OH-ionok, amelyek a Na + kation többi részével felírhatók, így nátrium-hidroxidot kapnak (Miért a szilárd nátrium-hidrid bázis, és nem sav, ha vízzel reagálnak?, 2016).
Reakciókészség és veszélyek
A vegyület erőteljes redukálószer. Az üvegben megtámadja a SiO2-t. F2-vel, Cl2-vel, Br2-vel és I2-vel (utóbbi 100 ° C feletti hőmérsékleten) érintkezve meggyullad, különösen nedvesség jelenlétében, HF, HCl, HBr és HI képződésekor.
Reagál kénnel, így Na2S és H2S képződik. Robbanásveszélyes reakcióba léphet dimetil-szulfoxiddal. Erősen reagál acetilénnel, még -60 ° C-on is. Spontosan fluortartalmú.
Polimerizációs reakciót indít etil-2,2,3-trifluor-propionátban úgy, hogy az észter hevesen bomlik. A dietil-szukcinát és az etil-trifluor-acetát reakciójában jelenléte robbanásokat okozott (SODIUM HYDRIDE, 2016).
A nátrium-hidridet a bőrre vagy a szemre maró hatásúnak tekintik, mivel a vízzel való reakció káros melléktermékei képesek.
Ha szembe kerül, akkor a szemhéjakat legalább 15 percig nagy mennyiségű vízzel kell lemosni, és azonnal orvoshoz kell fordulni.
Bőrrel való érintkezés esetén azonnal mossa le és öblítse le az érintett területet vízzel. Ha az irritáció továbbra is fennáll, forduljon orvoshoz.
Ártalmas a vízre való reakció miatt. Ne hánytasd magad. Azonnal orvoshoz kell fordulni, és az áldozatot orvossal kell átvinni.
A nátrium-hidrid olaj diszperziója nem por. A reagáló anyag azonban finom maró-ködöt bocsáthat ki. Belélegzés esetén a szájat vízzel kell öblíteni, és az áldozatot friss levegővel helyre kell vinni. Orvosi segítséget kell kérni (Rhom and Hass inc., 2007).
Alkalmazások
A nátrium-hidrid fő felhasználási területe kondenzációs és alkilezési reakciók végrehajtása, amelyek karbanion képződésével alakulnak ki (a bázist katalizálja).
Az olajban lévő nátrium-hidrid hasonlít a nátrium- és a nátrium-fém-alkoholátokra, mivel képessé válik deprotonáló szerként acetoacetsav-észterben, Claisen, Stobbe, Dieckmann kondenzációkban és más kapcsolódó reakciókban. Jelentős előnyei vannak más kondenzáló szerekkel szemben abban, hogy:
- Ez egy erősebb bázis, amely közvetlen deprotonációt eredményez.
- Nincs szükség feleslegesre.
- A képződött H2 megmutatja a reakció mértékét.
- Az olyan mellékreakciók, mint a redukciók kiküszöbölésre kerülnek.
Aromás és heterociklusos aminok, például 2-amino-piridin és fenotiazin alkilezése nagy hozammal, toluol-metil-formamid keverékekkel könnyen kivitelezhető. A dimetil-formamid koncentrációja a reakció sebességének szabályozására szolgáló változó (HINCKLEY, 1957).
A nátrium-hidrid hidrogén tárolására történő felhasználását üzemanyagcellás járművekben javasolták, a hidridet műanyag szemcsékbe zárják, amelyeket víz jelenlétében összezúznak a hidrogén felszabadítása céljából.
Irodalom
- HINCKLEY, MD (1957). Nátrium-hidrid gyártása, kezelése és felhasználása. Advances in Chemistry, 19. kötet, 106-117.
- Mark Winter [a Sheffield University és a WebElements Ltd, USA (1993-2016). Nátrium: nátrium-hidrid. Beolvasva a WebElementsből: webelements.com.
- Országos Biotechnológiai Információs Központ. (Sf). PubChem vegyület adatbázis; CID = 24758. Visszakeresve a PubChemből: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Rhom és Hass inc. (2007, december). Nátrium-hidrid 60% -os diszperzió az olajban. Visszakeresve a dow.com webhelyről.
- A Kémiai Királyi Társaság. (2015). Nátrium-hidrid. Beolvasva a ChemSpiderből: chemspider.com.
- NÁTRIUM-HIDID. (2016). A következő kémiai vegyszerekből származik: cameochemicals.noaa.gov.
- Nátrium-hidrid képlet - Nátrium-hidrid felhasználások, tulajdonságok, szerkezet és képlet. (2005-2017). Visszakeresve a Softschools.com webhelyről: softschools.com.
- NÁTRIUM-HIDID. (Sf). Beolvasva a chemicalland21-ről: chemicalland21.com.
- Miért van a szilárd nátrium-hidrid bázis, és nem sav, ha vízzel reagál? (2016, április 20.). Vissza a következőhöz: stackexchange: chemistry.stackexchange.com.