NATRIUMBORHYDRID (NABH4): STRUKTUR, EGENSKAPER, BRUK - KJEMI - 2026

Den natriumborhydrid er et uorganisk fast stoff med den kjemiske formelen NaBH ₄ . Det kan betraktes som representativt for alkaliborhydrider og er det vanligste av disse. Det er et hvitt, krystallinsk fast stoff.

Når den er i kontakt med vann, NaBH ₄ kan generere varme og hydrogen H ₂ som er brennbart, så det må behandles med forsiktighet. På grunn av det enkle det kan generere H ^- hydridioner , er natriumborhydrid en moderat reduserende forbindelse og blir derfor mye brukt i kjemiske reaksjoner for dette formålet.

Natriumborhydrid, NaBH ₄ , solid. Ondřej Mangl. Kilde: Wikimedia Commons.

Den reduserende egenskapen brukes også i papirindustrien, ettersom den forbedrer lysstyrke og stabilitetskarakteristikkene til papirmasse og papir ved å virke mot oksidasjon av cellulose, den viktigste komponenten i papiret.

Fordi det lett kan danne hydrogen i nærvær av vann, har muligheten for å bruke det som en reversibel kilde til hydrogen i brenselceller også blitt undersøkt.

Den har andre bruksområder alt basert på reduserende eiendom, for eksempel i legemiddelindustrien.

Struktur

Natriumborhydrid er en ionisk forbindelse. Det dannes av borhydridanionen ^- festet til natriumkatjonen Na ⁺ .

Anjonen ^- er tetraedrisk.

Struktur av natriumborhydrid. Kemikungen. Kilde: Wikimedia Commons.

Lewis-strukturen er som følger:

Lewis elektroniske struktur av NaBH ₄ . Forfatter: Marilú Stea.

nomenklatur

-Sodiumborhydrid

-Sodiumtetrahydroborat

-Sodiumtetrahydruroborat

Fysiske egenskaper

Fysisk tilstand

Krystallinsk hvitt fast stoff.

Molekylær vekt

37,84 g / mol

Selvantennelsestemperatur

∼ 220 ºC

Nedbrytningstemperatur

> 250 ºC

tetthet

1.074 g / cm ³ ved 20 ºC

løselighet

NaBH ₄ er ganske løselig i vann (55 g / 100 ml ved 25 ° C), hvor den delvis hydrolyseres. Det er løselig i tetrahydrofuran (THF) og er uoppløselig i dietyleter.

Kjemiske egenskaper

Natriumborhydrid løses opp i vann, hvor det gjennomgår initial nedbrytning eller hydrolyse som gjør løsningen basisk og forhindrer ytterligere hydrolyse.

^- + H ₂ O → B (OH) ₃ + H ₂ ↑ + OH ^-

Dette forklares fordi den ^- samvirker med H ⁺ av vannet, hvor H ⁺ tar et hydrid anion H ^- for å danne H ₂ . Det kan sies at BH ₃ konkurrerer med H ⁺ om hydridionet H ^- .

I et surt medium er hydrolyse fullført på grunn av mengden av H ⁺ -ioner .

NaBH ₄ er stabil i tørr luft. Det er ikke flyktig.

På grunn av innholdet av hydridioner er natriumborhydrid en reduserende forbindelse. Det gjør det mulig å redusere karbonylgruppen C = O til C-OH, det vil si karbonylforbindelser til alkoholer.

NaBH ₄ i seg selv ikke redusere C = C-dobbeltbindinger, selv ikke de som er konjugert med karbonylgrupper-C = CC (= O) -.

Imidlertid, ved kontakt med protonsyrer (for eksempel HCl) eller Lewis-syrer (for eksempel BCl ₃ eller AlCl ₃ ), diboran B ₂ H _{6 blir dannet} . Og hvis denne reaksjon utføres i nærvær av organiske forbindelser med C = C-dobbeltbindinger, den diboran B ₂ H ₆ utfører den hydro av disse.

I nærvær av passende katalysatorer og spesifikke forhold kan natriumborhydrid redusere forskjellige typer funksjonelle grupper.

risiko

Varmen fra hydrolysereaksjonen i vann er tilstrekkelig til å antenne det hydrogenet som dannes i den. Så det er viktig å være forsiktig når du håndterer den.

NaBH ₄ antennes lett og brenner lett.

Å skaffe

Den typiske preparatet Omsetningen av NaBH ₄ er med natriumhydrid NaH og B (OCH ₃ ) ₃ ved en temperatur på ca. 250 ° C:

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

applikasjoner

I reduksjon kjemiske reaksjoner

Som en kilde av H ^- ioner , NaBH ₄ er en reduserende forbindelse og anvendes for fremstilling av andre kjemiske forbindelser. For dette brukes det i aprotiske polare løsningsmidler, det vil si uten H ⁺ -protoner , så som dimetylsulfoksyd, heksametylfosforamid og dimetylformamid.

Det brukes som reduksjonsmiddel i både organiske og uorganiske kjemiske reaksjoner.

Det gjør det mulig å redusere aldehyder til primære alkoholer og ketoner til sekundære alkoholer.

Det reduserer også alkylhalogenider til hydrokarboner slik som jododekan til dekan, bromoundecansyre til undekansyre og klordodekan til dodekan.

Hvis den virker alene, påvirker ikke reduksjonen andre funksjonelle grupper som ester, karboksylsyre, nitril og sulfon.

Sin egenskap av å ikke redusere C = C-dobbeltbindinger, selv ikke de som er konjugert med karbonylgrupper-C = CC (= O) -, gjør det mulig å fremstille umettede alkoholer -C = C-CH ₂ -OH.

For å redusere nitrerte aromatiske forbindelser til deres tilsvarende aniliner krever tilstedeværelsen av katalysatorer som kobolt eller tinnklorid. Reduserer disulfider til tioler.

I nærvær av egnede katalysatorer og betingelser tillater det å redusere karboksylsyrer, estere, amider, nitriler, iminer, epoksider og til og med dobbelt- og trippelbindinger.

I produksjonen av H

NaBH ₄ kan konverteres til en brenselcelle.

NaBH ₄ , i nærvær av en alkalisk KOH eller NaOH-løsning er hydrolysert og produserer hydrogen H- ₂ som kan anvendes som brensel i en polymerelektrolytt-brenselcellen.

Det er også undersøkt som et reversibelt lagermateriale for H ₂ .

NaBH ₄ nanopartikler blir syntetisert og stabilisert med et overflateaktivt middel. Etter behandling med NiCl ₂ , blir et beskyttende lag eller belegg som dannes som regulerer frigjøring av H- ₂ i en fullstendig reversibel måte.

Dette nye nanometriske materialet vil tillate bruk av H ₂ som et rent drivstoff produsert på en fornybar måte.

Hydrogen brenselcelle drevet kjøretøy. Dr. Artur Braun (Arturbraun). Kilde: Wikimedia Commons.

I masse- og papirindustrien

Natriumborhydrid brukes til å forbedre glansen og andre fysiske egenskaper til masse og papir.

Nedbrytningen av cellulosematrisen til papiret skjer gjennom komplekse prosesser som involverer oksidasjon. Hydroksylgrupper oksideres til karbonyl og karboksyl, dette fører til misfarging av papiret og en reduksjon i dets fysiske egenskaper.

Ved å behandle papirmasse eller papir med NaBH ₄ , reduseres den aldehyder og ketoner til -OH-grupper uten å påvirke de sure karboksylgrupper, bedre stabilitet og glans ved høyere enn startverdier.

NaBH ₄ forbedrer glansen på papiret. Forfatter: Rawpixel. Kilde: Pixabay.

I forskjellige bruksområder

Natriumborhydrid brukes til å behandle avløpsvann, som et smaksforbedrende middel i mat- og drikkeindustrien, som belegningsmiddel og til overflatebehandling, i tobakksproduksjon, i farmasøytisk, tekstilindustri og industri. Lær.

referanser

1. Christian, ML og Aguey-Zinsou, K.-F. (2012). Core-Shell-strategi som fører til høy reversibel vannlagringskapasitet for NaBH ₄ . ACS Nano 2012, 6, 9, 7739-7751. Gjenopprettet fra pubs.acs.org.
2. Nora de Souza, MV og Alves V., TR (2006). Nyere metodologier formidlet av natriumborhydrid i reduksjon av forskjellige klasser av forbindelser. App. Organometal. Chem. 2006; 20: 798-810. Gjenopprettet fra onlinelibrary.wiley.com.
3. Imamoto, T. (1991). Reduksjon. Natriumborhydrid. I omfattende organisk syntese. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
4. Tang, LC (1986) Stabilisering av papir gjennom natriumborhydridbehandling. I historiske tekstil- og papirmaterialer. Kapittel 24. Side 427-441. Fremskritt i kjemi, bind 212. Gjenopprettet fra pubs.acs.org.
5. Cotton, F. Albert og Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avansert uorganisk kjemi. Fjerde utgave. John Wiley & Sons.
6. Morrison, Robert Thornton; og Boyd, Robert Neilson. 1992. Organisk kjemi. Prentice-Hall. ISBN 81-203-0765-8.
7. US National Library of Medicine. (2019). Natriumborhydrid. Gjenopprettet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.