Hidrură de sodiu este un compus anorganic cu formula NaH. Are o legătură ionică între sodiu și hidrură. Structura sa este ilustrată în figura 1. Este reprezentativă pentru hidrurile saline, ceea ce înseamnă că este o hidrură similară cu sarea, compusă din ioni de Na + și H, în contrast cu hidrurile mai moleculare precum boranul, metanul, amoniacul si apa.
Structura cristalului are un număr de coordonare de 6, unde fiecare moleculă de sodiu este înconjurată de 8 ioni de hidrură care prezintă o formă octaedrică și este ilustrată în figura 2 (Mark Winter [Universitatea din Sheffield și WebElements Ltd, 1993-2016).
Structura hidrurii de sodiu.
Figura 2. Structura cristalină a hidrurii de sodiu.
Compusul este preparat prin reacția directă între gazul de sodiu și hidrogen (hidrură de sodiu Formula - hidrură de sodiu Utilizări, proprietăți, structură și formulă, 2005-2017) după cum urmează:
H2 + 2Na → 2NaH
Hidrura de sodiu este vândută comercial sub forma de dispersie de 60% în greutate / greutate (procente în greutate în greutate) în ulei mineral pentru manipulare în condiții de siguranță (SODIUM HYDRIDE, nd).
Proprietățile fizice și chimice ale hidrurii de sodiu
Hidrura de sodiu este un solid alb când este pură, deși are în general culoare gri sau argintiu. Aspectul său este prezentat în figura 3.
Figura 3. Apariția hidrurii de sodiu.
NaH are o greutate moleculară de 23,99771 g / mol, o densitate de 1,396 g / ml și un punct de topire de 800 ° C (Royal Society of Chemistry, 2015). Este insolubil în amoniac, benzen, tetraclorură de carbon și disulfură de carbon (Centrul Național pentru Informații Biotehnologice, nd).
Compusul este extrem de instabil. NaH pur poate să ia foc cu ușurință în aer. Atunci când intră în contact cu apa din aer, degajă hidrogen foarte inflamabil.
Când este deschis la aer și umiditate, NaH se hidrolizează ușor în baza puternică corozivă a hidroxidului de sodiu (NaOH) pe baza reacției:
NaH + H2O → NaOH + H2
În această reacție se poate observa că hidrura de sodiu se comportă ca o bază. Acest lucru se datorează electronegativității.
Sodiul are o electronegativitate semnificativ mai mică (-1,0) decât hidrogenul (≈2.1), ceea ce înseamnă că hidrogenul atrage densitatea electronilor spre sine, îndepărtându-se de sodiu pentru a genera un cation de sodiu și un anion hidrură.
Pentru ca un compus să fie un acid Brønsted trebuie să separe densitatea electronilor de hidrogen, adică să-l conecteze la un atom electronegativ, cum ar fi oxigenul, fluorul, azotul etc. Numai atunci, poate fi descris formal ca H + și poate fi disociat ca atare.
O hidrură este mult mai bine descrisă ca H- și are o pereche de electroni liberi. Ca atare, este o bază Brønsted, nu un acid. De fapt, dacă extindeți definiția acidului Brønsted / bază așa cum a făcut Lewis, veți ajunge la concluzia că sodiul (Na +) este specia acidă aici.
Acidul Brønsted / produsul de reacție bazic din baza H și acid H + devine H2. Deoarece hidrogenul acid este extras direct din apă, gazul de hidrogen poate bula în sus, deplasând echilibrul chiar dacă reacția nu este favorizată termodinamic.
Pot rămâne ioni care pot fi scrise cu restul cationului Na + pentru a da hidroxid de sodiu (de ce este o bază hidrură de sodiu solidă și nu un acid atunci când reacționează cu apa ?, 2016).
Reactivitate și pericole
Compusul este un agent reducător puternic. Atacă SiO2 în sticlă. Se aprinde la contactul cu F2 gazos, Cl2, Br2 și I2 (acesta din urmă la temperaturi peste 100 ° C), în special în prezența umidității, pentru a forma HF, HCl, HBr și HI.
Reacționează cu sulf pentru a da Na2S și H2S. Poate reacționa exploziv cu sulfonid de dimetil. Reacționează puternic cu acetilenă, chiar și la -60 ° C. Este inflamabil spontan în fluor.
Inițiază o reacție de polimerizare în etil-2,2,3-trifluoropropionat, astfel încât esterul se descompune violent. Prezența în reacția succinatului de dietil și a trifluoroacetatului de etil a provocat explozii (SODIUM HYDRIDE, 2016).
Hidrura de sodiu este considerată corozivă pentru piele sau ochi, datorită potențialului de produse secundare caustice ale reacțiilor cu apa.
În caz de contact cu ochii, acestea trebuie clătite cu cantități mari de apă, sub pleoape timp de cel puțin 15 minute și solicitați imediat asistență medicală.
În caz de contact cu pielea, periați imediat și clătiți zona afectată cu apă. Solicitați asistență medicală dacă iritarea persistă.
Nociv dacă este înghițit din cauza reacției la apă. Nu provocați voma. Trebuie solicitată atenție medicală imediată, iar victima trebuie transferată într-o unitate medicală.
Dispersia de ulei de hidrură de sodiu nu este pulbere. Cu toate acestea, materialul care reacționează poate emite o ceață caustică fină. În caz de inhalare, clătiți gura cu apă și îndepărtați victima la aer curat. Trebuie solicitată atenție medicală (Rhom și Hass inc., 2007).
Aplicații
Utilizarea principală a hidrurii de sodiu este realizarea reacțiilor de condensare și alchilare care se dezvoltă prin formarea unui carbanion (catalizat de bază).
Hidrura de sodiu din ulei seamănă cu alcoolați de sodiu și sodiu metal, în capacitatea sa de a funcționa ca agent deprotonant în ester acetoacetic, condensări Claisen, Stobbe, Dieckmann și alte reacții conexe. Are avantaje semnificative față de alți agenți de condensare prin aceea că:
- Este o bază mai puternică, ceea ce duce la o deprotonare mai directă.
- Nu este nevoie de exces.
- H2 produs oferă o măsură a gradului de reacție.
- Reacțiile secundare, cum ar fi reducerile, sunt eliminate.
Alchilările de amine aromatice și heterociclice precum 2-aminopiridina și fenotiazina se realizează ușor cu randament ridicat folosind amestecuri de toluen-metilformamidă. Concentrația de dimetilformamidă este o variabilă utilizată pentru a controla rata de reacție (HINCKLEY, 1957).
Utilizarea hidrurii de sodiu pentru depozitarea hidrogenului a fost propusă pentru utilizarea la vehiculele cu pile de combustibil, hidrura fiind închisă în granule de plastic care sunt zdrobite în prezența apei pentru a elibera hidrogen.
Referințe
- HINCKLEY, MD (1957). Fabricarea, manipularea și utilizările hidrurii de sodiu. Progresele în chimie, vol. 19, 106-117.
- Mark Winter [Universitatea din Sheffield și WebElements Ltd, U. (1993-2016). Sodiu: hidrură de sodiu. Preluat din WebElements: webelements.com.
- Centrul Național de Informații Biotehnologice. (Sf). Baza de date compuse PubChem; CID = 24758. Preluat din PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Rhom și Hass inc. (2007, decembrie). Hidrură de sodiu Dispersie 60% în ulei. Preluat de pe dow.com.
- Societatea Regală de Chimie. (2015). Hidrură de sodiu. Preluat de la ChemSpider: chemspider.com.
- HIDRIDE DE SODIU. (2016). Preluat din camechimice: cameochemicals.noaa.gov.
- Formula de hidrură de sodiu - hidrură de sodiu Utilizări, proprietăți, structură și formulă. (2005-2017). Preluat de pe Softschools.com: softschools.com.
- HIDRIDE DE SODIU. (Sf). Preluat de la chemicalland21: chemicalland21.com.
- De ce hidrura de sodiu solidă este o bază și nu un acid atunci când reacționează cu apa? (2016, 20 aprilie). Preluat din stackexchange: chemistry.stackexchange.com.