Den natriumhydrid er en uorganisk forbindelse med formlen NaH. Det har en ionisk binding mellem natrium og hydrid. Strukturen er illustreret i figur 1. Den er repræsentativ for saltvand, der betyder, at det er et hydrid, der ligner salt, sammensat af Na + og H-ioner, i modsætning til de mere molekylære hydrider, såsom boran, metan, ammoniak og vand.
Krystallstrukturen har et koordination nummer 6, hvor hvert natriummolekyle er omgivet af 8 hydridioner, der præsenterer en oktaedral form og er illustreret i figur 2 (Mark Winter [University of Sheffield and WebElements Ltd, 1993-2016).
Struktur af natriumhydrid.
Figur 2. Krystallstruktur af natriumhydrid.
Forbindelsen fremstilles ved den direkte reaktion mellem natrium og hydrogengas (natriumhydridformel - natriumhydridanvendelser, egenskaber, struktur og formel, 2005-2017) som følger:
H2 + 2Na → 2NaH
Natriumhydrid sælges kommercielt som en 60% w / w (vægt til vægtprocent) dispersionsform i mineralolie til sikker håndtering (SODIUM HYDRIDE, nd).
Fysiske og kemiske egenskaber ved natriumhydrid
Natriumhydrid er et hvidt fast stof, når det er rent, selvom det generelt er gråt eller sølvfarvet. Dets udseende er vist i figur 3.
Figur 3. Udseende af natriumhydrid.
NaH har en molekylvægt på 23.99771 g / mol, en densitet på 1.396 g / ml og et smeltepunkt på 800 ° C (Royal Society of Chemistry, 2015). Det er uopløseligt i ammoniak, benzen, carbontetrachlorid og carbondisulfid (National Center for Biotechnology Information, nd).
Forbindelsen er ekstremt ustabil. Ren NaH kan let tænde i luften. Når det kommer i kontakt med vand i luften, frigiver det meget brandfarligt brint.
Når den er åben for luft og fugt, hydrolyseres NaH også let til den stærke ætsende base af natriumhydroxid (NaOH) baseret på reaktionen:
NaH + H2O → NaOH + H2
I denne reaktion kan det ses, at natriumhydrid opfører sig som en base. Dette skyldes elektronegativitet.
Natrium har signifikant lavere elektronegativitet (≈1,0) end brint (≈2,1), hvilket betyder, at brint trækker elektrondensiteten mod sig selv, bevæger sig væk fra natrium for at generere en natriumkation og en anion hydrid.
For at en forbindelse skal være en Brønsted-syre, er den nødt til at adskille brintens elektrondensitet, det vil sige forbinde den til et elektronegativt atom, såsom ilt, fluor, nitrogen osv. Først da kan det formelt beskrives som H + og kan adskilles som sådan.
Et hydrid er meget bedre beskrevet som H- og det har et frit elektronpar. Som sådan er det en Brønsted-base, ikke en syre. Faktisk, hvis du udvider Brønsted-syre / base-definitionen som Lewis gjorde, konkluderer du, at natrium (Na +) er den sure art her.
Brønsted syre / basereaktionsprodukt af H-base og H + syre bliver H2. Da surt brint ekstraheres direkte fra vand, kan hydrogengas boble op og fortrænge ligevægten, selvom reaktionen ikke er termodynamisk foretrukket.
Der kan forblive OH-ioner, der kan skrives sammen med resten af Na + -kationen for at give natriumhydroxid (Hvorfor er fast natriumhydrid en base og ikke en syre, når det reageres med vand?, 2016).
Reaktivitet og farer
Forbindelsen er et stærkt reduktionsmiddel. Angriber SiO2 i glas. Det antændes ved kontakt med gasformig F2, Cl2, Br2 og I2 (sidstnævnte ved temperaturer over 100 ° C), især i nærvær af fugtighed, til dannelse af HF, HCI, HBr og HI.
Reagerer med svovl for at give Na2S og H2S. Kan reagere eksplosivt med dimethylsulfoxid. Reagerer kraftigt med acetylen, selv ved -60 ° C. Det er spontant brandfarligt i fluor.
Initierer en polymerisationsreaktion i ethyl-2,2,3-trifluorpropionat, således at esteren nedbrydes voldsomt. Tilstedeværelsen i reaktionen af diethylsuccinat og ethyltrifluoracetat har forårsaget eksplosioner (SODIUM HYDRIDE, 2016).
Natriumhydrid betragtes som ætsende for huden eller øjnene på grund af potentialet for kaustiske biprodukter af reaktioner med vand.
I tilfælde af kontakt med øjnene skal de skylles med store mængder vand under øjenlågene i mindst 15 minutter og søg straks læge.
I tilfælde af hudkontakt, børst straks og skyl det berørte område med vand. Søg læge, hvis irritationen fortsætter.
Farligt ved indtagelse på grund af reaktion på vand. Fremkald ikke opkast. Der skal straks søges lægehjælp, og offeret overføres til en medicinsk facilitet.
Natriumhydrid-oliedispersion er ikke pulver. Imidlertid kan det reagerende materiale udsende en fin kaustisk tåge. I tilfælde af indånding, skyl munden med vand og tag offeret ud i frisk luft. Der bør søges lægehjælp (Rhom og Hass inkl., 2007).
Applikationer
Den vigtigste anvendelse af natriumhydrid er at udføre kondensations- og alkyleringsreaktioner, der udvikles gennem dannelse af en carbanion (katalyseret af basen).
Natriumhydrid i olie ligner natrium- og natriummetallalkoholater i sin evne til at fungere som et afprotoneringsmiddel i acetoeddikesyreester, Claisen, Stobbe, Dieckmann-kondensationer og andre relaterede reaktioner. Det har markante fordele i forhold til andre kondensationsmidler ved, at:
- Det er en stærkere base, hvilket resulterer i en mere direkte afbeskyttelse.
- Intet overskud er nødvendigt.
- Den producerede H2 giver et mål for reaktionens omfang.
- Bivirkninger såsom reduktioner elimineres.
Alkyleringer af aromatiske og heterocykliske aminer, såsom 2-aminopyridin og phenothiazin, opnås let i højt udbytte under anvendelse af toluen-methylformamid-blandinger. Koncentrationen af dimethylformamid er en variabel, der bruges til at kontrollere reaktionshastigheden (HINCKLEY, 1957).
Anvendelse af natriumhydrid til brintoplagring er blevet foreslået til anvendelse i brændselscellekøretøjer, idet hydridet er indesluttet i plastgranuler, der knuses i nærværelse af vand for at frigive brint.
Referencer
- HINCKLEY, MD (1957). Fremstilling, håndtering og anvendelse af natriumhydrid. Fremskridt i kemi, bind 19, 106-117.
- Mark Winter [University of Sheffield and WebElements Ltd, U. (1993-2016). Natrium: natriumhydrid. Hentet fra WebElements: webelements.com.
- National Center for Biotechnology Information. (Sf). PubChem Compound Database; CID = 24758. Hentet fra PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Rhom og Hass inkl. (2007, december). Natriumhydrid 60% spredning i olie. Hentet fra dow.com.
- Royal Society of Chemistry. (2015). Natriumhydrid. Hentet fra ChemSpider: chemspider.com.
- NATRIUMHYDRIDE. (2016). Hentet fra cameochemicals: cameochemicals.noaa.gov.
- Natriumhydridformel - Natriumhydrid anvendelser, egenskaber, struktur og formel. (2005-2017). Hentet fra Softschools.com: softschools.com.
- NATRIUMHYDRIDE. (Sf). Hentet fra chemicalland21: chemicalland21.com.
- Hvorfor er fast natriumhydrid en base og ikke en syre, når det reageres med vand? (2016, 20. april). Hentet fra stackexchange: chemistry.stackexchange.com.