Den natriumhydrid er en uorganisk forbindelse av formel NaH. Den har en ionebinding mellom natrium og hydrid. Strukturen er illustrert i figur 1. Den er representativ for saltvannhydrider, noe som betyr at det er et hydrid som ligner salt, sammensatt av Na + og H-ioner, i motsetning til de mer molekylære hydrider som boran, metan, ammoniakk og vann.
Krystallstrukturen har et koordinasjonsnummer på 6, der hvert natriummolekyl er omgitt av 8 hydridioner som har en oktaedrisk form og er illustrert i figur 2 (Mark Winter [University of Sheffield and WebElements Ltd, 1993-2016).
Struktur av natriumhydrid.
Figur 2. Krystallstruktur av natriumhydrid.
Forbindelsen fremstilles ved direkte reaksjon mellom natrium og hydrogengass (natriumhydridformel - natriumhydridbruk, egenskaper, struktur og formel, 2005-2017) som følger:
H2 + 2Na → 2NaH
Natriumhydrid selges kommersielt som en 60% vekt / vekt (vekt til vektprosent) dispersjonsform i mineralolje for sikker håndtering (SODIUM HYDRIDE, nd).
Fysiske og kjemiske egenskaper av natriumhydrid
Natriumhydrid er et hvitt fast stoff når det er rent, selv om det generelt er grått eller sølvfarget. Dets utseende er vist i figur 3.
Figur 3. Utseende av natriumhydrid.
NaH har en molekylvekt på 23.99771 g / mol, en tetthet på 1.396 g / ml og et smeltepunkt på 800 ° C (Royal Society of Chemistry, 2015). Det er uoppløselig i ammoniakk, benzen, karbontetraklorid og karbondisulfid (National Center for Biotechnology Information, nd).
Forbindelsen er ekstremt ustabil. Ren NaH kan lett ta fyr i luften. Når det kommer i kontakt med vann i luften, frigjør det sterkt brennbart hydrogen.
Når den er åpen for luft og fuktighet, hydrolyseres også NaH lett til den sterke etsende basen av natriumhydroksyd (NaOH) basert på reaksjonen:
NaH + H2O → NaOH + H2
I denne reaksjonen kan det sees at natriumhydrid oppfører seg som en base. Dette skyldes elektronegativitet.
Sodium har betydelig lavere elektronegativitet (≈1,0) enn hydrogen (≈2.1), noe som betyr at hydrogen trekker elektrontettheten mot seg selv, beveger seg bort fra natrium for å generere en natriumkation og en anion hydrid.
For at en forbindelse skal være en Brønsted-syre, trenger den å skille elektrondensiteten til hydrogen, det vil si koble den til et elektronegativt atom som oksygen, fluor, nitrogen, etc. Bare da kan det formelt beskrives som H + og kan dissosieres som sådan.
En hydrid er mye bedre beskrevet som H- og den har et fritt elektronpar. Som sådan er det en Brønsted-base, ikke en syre. Hvis du utvider Brønsted-syre / base-definisjonen slik Lewis gjorde, vil du faktisk konkludere med at natrium (Na +) er den sure arten her.
Brønsted syre / base reaksjonsprodukt av H-base og H + syre blir H2. Fordi surt hydrogen blir ekstrahert direkte fra vann, kan hydrogengass boble opp og fortrenge likevekten, selv om reaksjonen ikke er termodynamisk foretrukket.
Det kan gjenstå OH-ioner som kan skrives med resten av Na + -kationen for å gi natriumhydroksid (Hvorfor er fast natriumhydrid en base og ikke en syre når det reageres med vann?, 2016).
Reaktivitet og farer
Forbindelsen er et kraftig reduksjonsmiddel. Angrep SiO2 i glass. Det antenner ved kontakt med gassformig F2, Cl2, Br2 og I2 (sistnevnte ved temperaturer over 100 ° C), spesielt i nærvær av fuktighet, for å danne HF, HCl, HBr og HI.
Reagerer med svovel for å gi Na2S og H2S. Kan reagere eksplosivt med dimetylsulfoksyd. Reagerer kraftig med acetylen, selv ved -60 ° C. Det er spontant brannfarlig i fluor.
Initierer en polymerisasjonsreaksjon i etyl-2,2,3-trifluorpropionat, slik at esteren spaltes voldsomt. Tilstedeværelsen i reaksjonen av dietylsuksinat og etyltrifluoracetat har forårsaket eksplosjoner (SODIUM HYDRIDE, 2016).
Natriumhydrid anses som etsende for huden eller øynene på grunn av potensialet for kaustiske biprodukter av reaksjoner med vann.
Ved kontakt med øynene, bør de skylles med store mengder vann under øyelokkene i minst 15 minutter og oppsøk lege umiddelbart.
Ved hudkontakt, børst omgående og skyll det berørte området med vann. Søk lege dersom irritasjonen vedvarer.
Farlig ved svelging på grunn av reaksjon på vann. Ikke framkall oppkast. Legehjelp bør oppsøkes umiddelbart og offeret overføres til et medisinsk anlegg.
Natriumhydrid oljedispersjon er ikke pulver. Imidlertid kan det reagerende materialet avgi en fin kaustisk tåke. Ved innånding, skyll munnen med vann og ta den ut i frisk luft. Legebehandling bør søkes (Rhom og Hass inc., 2007).
applikasjoner
Den viktigste bruken av natriumhydrid er å utføre kondensasjons- og alkyleringsreaksjoner som utvikles gjennom dannelse av en karbanion (katalysert av basen).
Natriumhydrid i olje ligner natrium- og natriummetallalkoholater i sin evne til å fungere som et avprotoneringsmiddel i acetoeddikester, Claisen, Stobbe, Dieckmann kondensasjoner og andre relaterte reaksjoner. Det har markerte fordeler i forhold til andre kondensasjonsmidler ved at:
- Det er en sterkere base, noe som resulterer i en mer direkte avprotonering.
- Ingen overflødighet er nødvendig.
- Den produserte H2 gir et mål på reaksjonsomfanget.
- Bivirkninger som reduksjoner elimineres.
Alkyleringer av aromatiske og heterocykliske aminer slik som 2-aminopyridin og fenotiazin oppnås lett i høyt utbytte ved bruk av toluen-metylformamidblandinger. Konsentrasjonen av dimetylformamid er en variabel som brukes til å kontrollere reaksjonshastigheten (HINCKLEY, 1957).
Bruken av natriumhydrid til hydrogenlagring er blitt foreslått for bruk i brenselcellebiler, idet hydriden er innelukket i plastgranuler som knuses i nærvær av vann for å frigjøre hydrogen.
referanser
- HINCKLEY, MD (1957). Produksjon, håndtering og bruk av natriumhydrid. Advances in Chemistry, Vol. 19, 106-117.
- Mark Winter [University of Sheffield and WebElements Ltd, U. (1993-2016). Natrium: natriumhydrid. Hentet fra WebElements: webelements.com.
- Nasjonalt senter for informasjon om bioteknologi. (SF). PubChem Compound Database; CID = 24758. Hentet fra PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Rhom og Hass inc. (2007, desember). Natriumhydrid 60% spredning i olje. Hentet fra dow.com.
- Royal Society of Chemistry. (2015). Natriumhydrid. Hentet fra ChemSpider: chemspider.com.
- NATRIUMHYDRIDE. (2016). Hentet fra cameokjemikalier: cameochemicals.noaa.gov.
- Natriumhydridformel - Natriumhydridbruk, egenskaper, 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 vann? (2016, 20. april). Hentet fra stackexchange: chemistry.stackexchange.com.