Den natriumhydrid är en oorganisk förening med formeln NaH. Det har en jonisk bindning mellan natrium och hydrid. Strukturen illustreras i figur 1. Den är representativ för saltlösningar, vilket betyder att det är en hydrid som liknar salt, sammansatt av Na + och H-joner, i motsats till de mer molekylära hydriderna som boran, metan, ammoniak och vatten.
Kristallstrukturen har ett koordinationsnummer på 6, där varje natriummolekyl är omgiven av 8 hydridjoner med en oktaedrisk form och illustreras i figur 2 (Mark Winter [University of Sheffield and WebElements Ltd, 1993-2016).
Struktur av natriumhydrid.
Bild 2. Kristallstruktur av natriumhydrid.
Föreningen framställs genom den direkta reaktionen mellan natrium och vätgas (natriumhydridformel - natriumhydridanvändning, egenskaper, struktur och formel, 2005-2017) enligt följande:
H2 + 2Na → 2NaH
Natriumhydrid säljs kommersiellt som en 60% vikt / vikt (vikt till viktprocent) dispersionsform i mineralolja för säker hantering (SODIUM HYDRIDE, nd).
Fysikaliska och kemiska egenskaper hos natriumhydrid
Natriumhydrid är ett vitt fast ämne när det är rent, även om det i allmänhet är grått eller silverfärgat. Dess utseende visas i figur 3.
Bild 3. Utseende av natriumhydrid.
NaH har en molekylvikt av 23.99771 g / mol, en densitet av 1.396 g / ml och en smältpunkt av 800 ° C (Royal Society of Chemistry, 2015). Det är olösligt i ammoniak, bensen, koltetraklorid och koldisulfid (National Center for Biotechnology Information, nd).
Föreningen är extremt instabil. Ren NaH kan lätt ta eld i luften. När det kommer i kontakt med vatten i luften, släpper det mycket brandfarligt väte.
När den är öppen för luft och fukt, hydrolyseras även NaH lätt till den starka frätande basen av natriumhydroxid (NaOH) baserat på reaktionen:
NaH + H2O → NaOH + H2
I denna reaktion kan man se att natriumhydrid uppträder som en bas. Detta beror på elektronegativitet.
Natrium har signifikant lägre elektronegativitet (≈1,0) än väte (≈2.1), vilket innebär att väte drar elektrondensiteten mot sig själv, och flyttar bort från natrium för att generera en natriumkation och en anjon hydrid.
För att en förening ska vara en Brønsted-syra behöver den separera vätskans elektrondensitet, det vill säga ansluta den till en elektronegativ atom såsom syre, fluor, kväve, etc. Först då kan det formellt beskrivas som H + och kan dissocieras som sådant.
En hydrid beskrivs mycket bättre som H- och den har ett fritt elektronpar. Som sådan är det en Brønsted-bas, inte en syra. Faktum är att om du utvidgar Brønsted-syra / basdefinitionen som Lewis gjorde, kommer du att dra slutsatsen att natrium (Na +) är den sura arten här.
Brønsted syra / basreaktionsprodukt av H-bas och H + syra blir H2. Eftersom surt väte extraheras direkt från vatten kan vätgas bubbla upp och förskjuta jämvikten även om reaktionen inte är termodynamiskt föredragen.
Det kan finnas kvar OH-joner som kan skrivas med resten av Na + katjonen för att ge natriumhydroxid (Varför är fast natriumhydrid en bas och inte en syra när man reagerar med vatten?, 2016).
Reaktivitet och faror
Föreningen är ett kraftfullt reduktionsmedel. Anfaller SiO2 i glas. Den antänds vid kontakt med gasformig F2, Cl2, Br2 och I2 (den senare vid temperaturer över 100 ° C), särskilt i närvaro av fukt, för att bilda HF, HCl, HBr och HI.
Reagerar med svavel för att ge Na2S och H2S. Kan reagera explosivt med dimetylsulfoxid. Reagerar kraftigt med acetylen, även vid -60 ° C. Det är spontant brandfarligt i fluor.
Initierar en polymerisationsreaktion i etyl-2,2,3-trifluorpropionat, så att estern sönderdelas våldsamt. Närvaron i reaktionen av dietylsuccinat och etyltrifluoroacetat har orsakat explosioner (SODIUM HYDRIDE, 2016).
Natriumhydrid anses vara frätande för huden eller ögonen på grund av risken för kaustiska biprodukter av reaktioner med vatten.
Vid kontakt med ögonen bör de sköljas med stora mängder vatten under ögonlocken i minst 15 minuter och kontakta läkare omedelbart.
Vid hudkontakt, borsta genast och skölj det drabbade området med vatten. Sök läkare om irritationen kvarstår.
Farligt vid förtäring på grund av reaktion på vatten. Framkalla inte kräkningar. Läkare bör omedelbart sökas och offret överförs till en medicinsk anläggning.
Spridning av natriumhydridolja är inte pulver. Det reagerande materialet kan emellertid avge en fin kaustisk dimma. Vid inandning, skölj munnen med vatten och ta bort offret till frisk luft. Läkarvård bör eftersträvas (Rhom och Hass inc., 2007).
tillämpningar
Den huvudsakliga användningen av natriumhydrid är att genomföra kondensations- och alkyleringsreaktioner som utvecklas genom bildandet av en karbanjon (katalyserad av basen).
Natriumhydrid i olja liknar natrium- och natriummetallalkoholater i dess förmåga att fungera som ett avprotoneringsmedel i acetoättikester, Claisen, Stobbe, Dieckmann-kondensationer och andra relaterade reaktioner. Det har markerade fördelar jämfört med andra kondensationsmedel genom att:
- Det är en starkare bas, vilket resulterar i en mer direkt avskyddning.
- Inget överskott behövs.
- Den producerade H2 ger ett mått på reaktionens omfattning.
- Biverkningar såsom reduktioner elimineras.
Alkyleringar av aromatiska och heterocykliska aminer såsom 2-aminopyridin och fenotiazin åstadkommes lätt i högt utbyte med användning av toluen-metylformamidblandningar. Koncentrationen av dimetylformamid är en variabel som används för att kontrollera reaktionshastigheten (HINCKLEY, 1957).
Användningen av natriumhydrid för vätlagring har föreslagits för användning i bränslecellfordon, varvid hydriden är innesluten i plastgranuler som krossas i närvaro av vatten för att frisätta väte.
referenser
- HINCKLEY, MD (1957). Tillverkning, hantering och användning av natriumhydrid. Advances in Chemistry, vol. 19, 106-117.
- Mark Winter [University of Sheffield and WebElements Ltd, U. (1993-2016). Natrium: natriumhydrid. Hämtad från WebElements: webelements.com.
- National Center for Biotechnology Information. (Sf). PubChem Compound Database; CID = 24758. Hämtad från PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Rhom och Hass inc. (2007, december). Natriumhydrid 60% dispersion i olja. Hämtad från dow.com.
- Royal Society of Chemistry. (2015). Natriumhydrid. Hämtad från ChemSpider: chemspider.com.
- NATRIUMHYDRIDE. (2016). Hämtad från cameochemicals: cameochemicals.noaa.gov.
- Natriumhydridformel - Natriumhydridanvändning, egenskaper, struktur och formel. (2005-2017). Hämtad från Softschools.com: softschools.com.
- NATRIUMHYDRIDE. (Sf). Hämtad från chemicalland21: chemicalland21.com.
- Varför är fast natriumhydrid en bas och inte en syra när den reageras med vatten? (2016, 20 april). Hämtad från stackexchange: chemistry.stackexchange.com.