Natrijev hidrid je anorganski spoj formule NaH. Ima ionsku vezu između natrija i hidrida. Njegova je struktura prikazana na slici 1. Reprezentativna je fiziološkim hidridima, što znači da je hidrid sličan soli, sastavljen od Na + i H-iona, za razliku od molekularnih hidrida poput borana, metana, amonijaka i vode.
Kristalna struktura ima koordinacijski broj 6, pri čemu je svaka molekula natrija okružena s 8 hidridnih iona koji imaju oktaedralni oblik i prikazana je na slici 2 (Mark Winter [University of Sheffield i WebElements Ltd, 1993-2016).
Struktura natrijevog hidrida.
Slika 2. Kristalna struktura natrijevog hidrida.
Spoj je pripremljen izravnom reakcijom između natrijevog i vodikovog plina (Natrijev hidrid Formula - Natrijev hidrid, Koristi, svojstva, struktura i formula, 2005-2017) kako slijedi:
H2 + 2Na → 2NaH
Natrijev hidrid komercijalno se prodaje kao disperzijski oblik od 60% w / w (težine do mase) u mineralnom ulju za sigurno rukovanje (SODIUM HYDRIDE, nd).
Fizikalna i kemijska svojstva natrijevog hidrida
Natrijev hidrid bijela je krutina kada je čist, iako je uglavnom sive ili srebrne boje. Njegov izgled prikazan je na slici 3.
Slika 3. Izgled natrijevog hidrida.
NaH ima molekulsku masu od 23.99771 g / mol, gustoću 1.396 g / ml i talište od 800 ° C (Royal Society of Chemistry, 2015). Nerastvorljiv je u amonijaku, benzenu, tetrakloridu ugljiku i ugljikovom sulfidu (Nacionalni centar za informacije o biotehnologiji, nd).
Spoj je izuzetno nestabilan. Čisti NaH lako može zapaliti zrak. Kada dođe u kontakt s vodom u zraku, oslobađa lako zapaljiv vodik.
Otvorena za zrak i vlagu, NaH se lako hidrolizira u snažnu korozivnu bazu natrijevog hidroksida (NaOH) na temelju reakcije:
NaH + H2O → NaOH + H2
U ovoj se reakciji vidi da se natrijev hidrid ponaša kao baza. To je zbog elektronegativnosti.
Natrij ima značajno nižu elektronegativnost (≈1,0) od vodika (≈2,1), što znači da vodik privlači gustoću elektrona prema sebi, odmičući se od natrija kako bi stvorio natrijev kation i anion hidrid.
Da bi spoj bio Brønstedova kiselina, potrebno je odvojiti elektronsku gustoću vodika, tj. Povezati ga s elektronegativnim atomom poput kisika, fluora, dušika itd. Tek tada se može formalno opisati kao H + i može se disocirati kao takav.
Hidrid se mnogo bolje opisuje kao H- i ima slobodni par elektrona. Kao takva, to je Brønsted baza, a ne kiselina. Zapravo, ako proširite definiciju Brønstedove kiseline / baze kao što je to napravio Lewis, zaključit ćete da je natrij (Na +) ovdje kisela vrsta.
Brønsted kiselina / bazni reakcijski produkt H-baze i H + kiseline postaje H2. Budući da se kiseli vodik izvlači izravno iz vode, plin vodika može propuhati, stvarajući ravnotežu, čak i ako reakcija nije termodinamički povoljna.
Ostaju OH-ioni koji se mogu zapisati s ostatkom Na + kation, da bi se dobio natrijev hidroksid (Zašto je čvrsti natrijev hidrid baza, a ne kiselina kad reagira s vodom?, 2016).
Reaktivnost i opasnosti
Spoj je snažno redukcijsko sredstvo. Napada SiO2 u staklo. Palje se dodirom plinovitih F2, Cl2, Br2 i I2 (potonji pri temperaturama iznad 100 ° C), posebno u prisutnosti vlage, pri čemu nastaju HF, HCl, HBr i HI.
Reagira sa sumporom dajući Na2S i H2S. Može reagirati eksplozivno dimetil sulfoksidom. Snažno reagira s acetilenom, čak i pri -60 ° C. Spontano je zapaljiv u fluoru.
Pokreće reakciju polimerizacije u etil-2,2,3-trifluoropropionatu tako da se ester silovito raspada. Prisutnost reakcije dietil sukcinata i etil trifluoroacetata uzrokovala je eksplozije (SODIUM HYDRIDE, 2016).
Natrijev hidrid smatra se korozivnim za kožu ili oči zbog potencijalnih kaustičnih nusproizvoda reakcije s vodom.
U slučaju dodira s očima, njih treba isprati s velikom količinom vode, ispod kapka najmanje 15 minuta i odmah potražiti liječničku pomoć.
U slučaju dodira s kožom, odmah je četkicom i isperite zahvaćeno područje vodom. Ako iritacija i dalje postoji, potražite liječničku pomoć.
Štetno ako se proguta zbog reakcije na vodu. Ne izazivajte povraćanje. Treba odmah potražiti medicinsku pomoć, a žrtvu prevesti u medicinsku ustanovu.
Disperzija ulja natrijevog hidrida nije prah. Međutim, reaktivni materijal može emitirati finu kaustičnu maglu. U slučaju udisanja, isperite usta vodom i uklonite žrtvu na svježi zrak. Treba potražiti medicinsku pomoć (Rhom i Hass inc., 2007).
Prijave
Glavna upotreba natrijevog hidrida je za provođenje kondenzacijskih i alkilacijskih reakcija koje nastaju stvaranjem karbaniona (kataliziranog bazom).
Natrijev hidrid u ulju nalikuje natrijevim i natrijevim metalnim alkoholima po svojoj sposobnosti da djeluju kao sredstvo za deprotoniranje u aceto octenom esteru, Claisen, Stobbe, Dieckmannovim kondenzama i drugim povezanim reakcijama. Ima prednosti u odnosu na druga sredstva za kondenzaciju u tome što:
- To je jača baza, što rezultira izravnijom deprotonizacijom.
- Ne treba višak.
- Proizvedeni H2 mjeri mjeru razmjera reakcije.
- Nuspojave poput smanjenja uklanjaju se.
Alkilacija aromatskih i heterocikličnih amina, poput 2-aminopiridina i fenotiazina, lako se provodi s visokim prinosom koristeći toluens-metilformamidne smjese. Koncentracija dimetilformamida je varijabla koja se koristi za kontrolu brzine reakcije (HINCKLEY, 1957).
Upotreba natrijevog hidrida za skladištenje vodika predložena je za upotrebu u vozilima sa gorivnim ćelijama, hidrid je zatvoren u plastične granule koje se drobe u prisustvu vode radi oslobađanja vodika.
Reference
- HINCKLEY, dr. Med. (1957). Proizvodnja, rukovanje i upotreba natrijevog hidrida. Napredci u kemiji, svezak 19, 106-117.
- Mark Winter [Sveučilište u Sheffieldu i WebElements Ltd, U. (1993.-2016.). Natrij: natrijev hidrid. Preuzeto s WebElements: webelements.com.
- Nacionalni centar za biotehnološke informacije. (SF). PubChem baza podataka; CID = 24758. Preuzeto iz PubChema: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Rhom i Hass inc. (2007., prosinac). Natrijum hidrid 60% disperzija u ulju. Preuzeto s dow.com.
- Kraljevsko društvo za kemiju. (2015). Natrijev hidrid. Preuzeto s ChemSpider: chemspider.com.
- DODATNI HIDRID. (2016). Preuzeto s cameochemicals: cameochemicals.noaa.gov.
- Formula natrijevog hidrida - Natrijev hidrid, upotreba, svojstva, struktura i formula. (2005-2017). Preuzeto sa Softschools.com: softschools.com.
- DODATNI HIDRID. (SF). Preuzeto s chemicalland21: chemicalland21.com.
- Zašto je čvrsti natrijev hidrid baza, a ne kiselina, kada reagira s vodom? (2016., 20. travnja). Preuzeto sa stackexchange: chemistry.stackexchange.com.