NATRIJEV BORHIDRID (NABH4): STRUKTURA, SVOJSTVA, NAMJENE - KEMIJA - 2026

Natrij borohidrid je anorganska krutina s kemijskom formulom NaBH ₄. Može se smatrati reprezentativnim za alkalijske borohidride i najčešći je od njih. To je bijela kristalna krutina.

Kada je u dodiru s vodom, NaBH ₄ može generirati topline i vodika H ₂ koji je zapaljiv, tako da se mora raditi s oprezom. Natrij borohidrid je zbog lakoće s kojom može stvoriti H ^- hidridne ione umjereno reducirajući spoj te se zbog toga široko koristi u kemijskim reakcijama.

Natrijev borhidrid, NaBH ₄, krut. Ondřej Mangl. Izvor: Wikimedia Commons.

Njegovo redukcijsko svojstvo koristi se i u industriji papira, jer poboljšava karakteristike svjetline i stabilnosti celuloze i papira djelujući protiv oksidacije celuloze, glavne komponente papira.

Budući da vodik lako može formirati u prisutnosti vode, istražena je i mogućnost njegova korištenja kao reverzibilnog izvora vodika u gorivnim ćelijama.

Druge uporabe imaju na temelju svog svojstva smanjenja, poput farmaceutske industrije.

Struktura

Natrijev borhidrid je jonski spoj. Tvori ga anion borohidrida ^- vezan natrijevim kationom Na ⁺.

Anion ^- je tetraedar.

Struktura natrijevog borhidrida. Kemikungen. Izvor: Wikimedia Commons.

Njegova struktura Lewisa je sljedeća:

Lewisova elektronička struktura NaBH ₄. Autor: Marilú Stea.

Nomenklatura

-Natrijum borohidrid

-Natrijum tetrahidroborat

-Natrijum tetrahidroroborat

Fizička svojstva

Psihičko stanje

Kristalno bijela krutina.

Molekularna težina

37,84 g / mol

Temperatura samozapaljivanja

∼ 220 ºC

Temperatura raspadanja

> 250 ° C

Gustoća

1,074 g / cm ³ pri 20 ºC

Topljivost

NaBH ₄ je vrlo topiv u vodi (55 g / 100mL pri 25 ° C), gdje se djelomično hidrolizira. Topivo je u tetrahidrofuranu (THF) i netopljivo u dietil-eteru.

Kemijska svojstva

Natrijev borhidrid se rastvara u vodi, gdje se podvrgava početnoj razgradnji ili hidrolizi što otopinu čini baznom, sprječavajući daljnju hidrolizu.

^- + H ₂ O → B (OH) ₃ + H ₂ ↑ + OH ^-

To je objašnjeno jer ^- interakciju s H ⁺ vode, pri čemu je H ⁺ uzima hidrida anion H ^- da se dobije H ₂. Može se reći da se BH ₃ natječe s H ⁺ za hidridni ion H ^-.

U kiselom mediju hidroliza je potpuna zbog obilja H ⁺ iona.

NaBH ₄ je stabilan na suhom zraku. Nije nepostojan.

Natrijev borhidrid je zbog svog sadržaja hidridnih iona redukcijski spoj. Omogućuje redukciju karbonilne skupine C = O na C-OH, odnosno karbonilne spojeve u alkohole.

NaBH ₄ sam po sebi ne smanjuje C = C dvostruke veze, čak ni one konjugirane s karbonilnim skupinama -C = CC (= O) -.

Međutim, u kontaktu sa protonskim kiselina (kao što je HCl) ili Lewisove kiseline (kao što je bcl ₃ ili ALCL ₃), diboran B ₂ H _{formira 6}. I ako je ova reakcija se provodi u prisutnosti organskih spojeva sa C = C dvostruke veze, s diboran B ₂ H ₆ obavlja Hidroboriranje tih.

U prisutnosti odgovarajućih katalizatora i specifičnih uvjeta, natrijev borhidrid može smanjiti različite vrste funkcionalnih skupina.

rizici

Toplina reakcije hidrolize u vodi dovoljna je za paljenje vodika koji nastaje u njoj. Stoga je važno biti oprezan pri rukovanju s njim.

NaBH ₄ se lako zapali i lako izgara.

dobivanje

Tipična reakcija Priprava NaBH ₄ je s NaH natrijev hidrid i B (OCH ₃) ₃, na temperaturi od oko 250 ºC:

4 NaH + B (OCH ₃) ₃ → NaBH ₄ + 3 NaOCH ₃

Prijave

U redukcijskim kemijskim reakcijama

Kao izvor H ^- iona, NaBH ₄ je redukcijski spoj i koristi se za pripremu drugih kemijskih spojeva. Za to se koristi u aprotičnim polarnim otapalima, to jest, bez H ⁺ protona, poput dimetilsulfoksida, heksametilfosforamida i dimetilformamida.

Koristi se kao redukcijsko sredstvo u organskim i anorganskim kemijskim reakcijama.

Omogućuje redukciju aldehida u primarne alkohole, a ketoni u sekundarne alkohole.

Također smanjuje alkilne halogenide na ugljikovodike poput jododekana u dekan, bromoundekanoična kiselina u undekanoičnu kiselinu, a klorododekan u dodekan.

Ako djeluje sam, smanjenje ne utječe na ostale funkcionalne skupine poput estera, karboksilne kiseline, nitrila i sulfona.

Njegova svojstvo ne smanjuje C = C dvostruke veze, pa ni oni konjugiranih s karbonilnim skupinama -C = CC (= O) -, omogućuje za pripremu nezasićenih alkohola -C = C-CH ₂ -OH.

Za smanjenje nitriranih aromatskih spojeva na njihove odgovarajuće aniline potrebna je prisutnost katalizatora kao što je kobalt ili kositar klorid. Smanjuje disulfide u tiolima.

U prisutnosti odgovarajućih uvjeta i katalizatora, omogućava redukciju karboksilnih kiselina, estera, amida, nitrila, imina, epoksida, pa čak i dvostrukih i trostrukih veza.

U proizvodnji H

NaBH ₄ može se pretvoriti u gorivnu ćeliju.

NaBH ₄ u prisutnosti alkalnog KOH ili NaOH otopina hidrolizira i proizvodi vodikov H ₂ koji se može koristiti kao gorivo u polimerni elektrolit goriva stanice.

Također je istražen kao reverzibilnim pohranu materijal za H ₂.

NaBH ₄ nanočestice su sintetizirani i stabiliziran surfaktanta. Nakon tretmana s NiCl ₂, zaštitni sloj ili za oblaganje je oblikovan da regulira oslobađanje H ₂ u potpuno reverzibilno.

Ovaj novi nanometarskih materijal omogućit će korištenje H ₂ kao čisto gorivo proizvedeno u obnovljive način.

Vozilo s pogonom na vodikove gorivne ćelije. Dr. Artur Braun (Arturbraun). Izvor: Wikimedia Commons.

U industriji celuloze i papira

Natrijev borhidrid koristi se za poboljšanje sjaja i drugih fizičkih svojstava celuloze i papira.

Do degradacije celulozne matrice rada dolazi se putem složenih procesa koji uključuju oksidaciju. Hidroksilne skupine oksidiraju u karbonil i karboksil, što dovodi do obezbojenja papira i smanjenja njegovih fizičkih svojstava.

Tretiranjem pulpe ili papira NaBH ₄, smanjuje aldehide i ketone na -OH skupine, a da pritom ne utječe na kisele karboksilne skupine, poboljšavajući stabilnost i sjaj pri višim od početnih vrijednosti.

NaBH ₄ poboljšava sjaj papira. Autor: Rawpixel. Izvor: Pixabay.

U raznim namjenama

Natrijev borohidrid koristi se za obradu otpadnih voda, kao sredstva za pojačavanje okusa u industriji hrane i pića, kao sredstva za oblaganje i za površinsku obradu, u proizvodnji duhana, u farmaceutskoj, tekstilnoj i industrijskoj industriji. Koža.

Reference

1. Christian, ML i Aguey-Zinsou, K.-F. (2012). Strategija temeljne ljuske koja dovodi do visokog reverzibilnog kapaciteta skladištenja vodika za NaBH ₄. ACS Nano 2012, 6, 9, 7739-7751. Oporavak od pubs.acs.org.
2. Nora de Souza, MV i Alves V., TR (2006). Najnovije metodologije posredovane natrijevim borhidridom u redukciji različitih klasa spojeva. Aplikacija Organometal. Chem. 2006; 20: 798-810. Oporavak s web-lokacije www.liile.wiley.com.
3. Imamoto, T. (1991). Smanjenje. Natrijev borohidrid. U sveobuhvatnoj organskoj sintezi. Oporavljeno od sciencedirect.com.
4. Tang, LC (1986) Stabilizacija papira tretmanom natrijevim borohidridom. Povijesni tekstilni i papirni materijali. Poglavlje 24. Stranice 427-441. Napretci u kemiji, svezak 212. Oporavilo od pubs.acs.org.
5. Cotton, F. Albert i Wilkinson, Geoffrey. (1980). Napredna anorganska kemija. Četvrto izdanje. John Wiley & Sinovi.
6. Morrison, Robert Thornton; i Boyd, Robert Neilson. 1992. Organska kemija. Prentice-Hall. ISBN 81-203-0765-8.
7. Američka nacionalna medicinska knjižnica. (2019). Natrijum borohidrid. Oporavak od: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.