Hydrid sodný - Sodium hydride
![]() | |
![]() | |
Identifikátory | |
---|---|
3D model (JSmol ) | |
ChemSpider | |
Informační karta ECHA | 100.028.716 ![]() |
Číslo ES |
|
PubChem CID | |
UNII | |
Řídicí panel CompTox (EPA) | |
| |
| |
Vlastnosti | |
NaH | |
Molární hmotnost | 23,998 g / mol[1] |
Vzhled | bílá nebo šedá pevná látka |
Hustota | 1,39 g / cm3[1] |
Bod tání | 638 ° C (1180 ° F; 911 K) (rozkládá se)[1] |
Reaguje s vodou[1] | |
Rozpustnost | nerozpustný v amoniak, benzen, CCl4, CS2 |
Index lomu (nD) | 1.470[2] |
Struktura | |
fcc (NaCl ), cF8 | |
Fm3m, č. 225 | |
A = 498 hodin | |
Jednotky vzorce (Z) | 4 |
Octahedral (Na+) Octahedral (H−) | |
Termochemie[4][3] | |
Tepelná kapacita (C) | 36,4 J / mol K. |
Std molární entropie (S | 40,0 J · mol−1· K.−1[3] |
Std entalpie of formace (ΔFH⦵298) | -56,3 kJ · mol−1 |
Gibbsova volná energie (ΔFG˚) | -33,5 kJ / mol |
Nebezpečí[5] | |
Hlavní nebezpečí | vysoce korozivní, na vzduchu samozápalný, prudce reaguje s vodou |
Bezpečnostní list | Externí bezpečnostní list |
Piktogramy GHS | ![]() |
Signální slovo GHS | Nebezpečí |
H260 | |
NFPA 704 (ohnivý diamant) | |
Bod vzplanutí | hořlavý |
Související sloučeniny | |
jiný anionty | Borohydrid sodný Hydroxid sodný |
jiný kationty | Lithium hydrid Hydrid draselný Rubidium hydrid Hydrid cesný |
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
![]() ![]() ![]() | |
Reference Infoboxu | |
Hydrid sodný je chemická sloučenina s empirický vzorec NaH. Tento hydrid alkalického kovu je primárně používán jako silný, ale hořlavý základna v organická syntéza. NaH je fyziologický roztok (podobný soli) hydrid, složený z Na+ a H− ionty, na rozdíl od molekulárních hydridů, jako jsou borane, metan, amoniak a voda. Jedná se o iontový materiál, který je nerozpustný v organických rozpouštědlech (i když je rozpustný v roztaveném Na), což odpovídá skutečnosti, že H− ionty v roztoku neexistují. Kvůli nerozpustnosti NaH dochází ke všem reakcím zahrnujícím NaH na povrchu pevné látky.
Základní vlastnosti a struktura
NaH se vyrábí přímou reakcí vodíku a kapalného sodíku.[7] Čistý NaH je bezbarvý, i když vzorky obvykle vypadají šedě. NaH je ca. O 40% hustší než Na (0,968 g / cm3).
NaH, jako LiH, KH, RbH, a CsH, přijímá NaCl Krystalická struktura. V tomto motivu každá Na+ ion je obklopen šesti H− centra v osmistěn geometrie. The iontové poloměry H.− (146 hodin v NaH) a F− (133 pm) jsou srovnatelné, jak je posuzováno podle vzdáleností Na-H a Na-F.[8]
„Inverzní hydrid sodný“
Velmi neobvyklá situace nastává ve sloučenině zvané „inverzní hydrid sodný“, která obsahuje Na− a H+ ionty. Na− je alkalické a tato sloučenina se od běžného hydridu sodného liší tím, že má mnohem vyšší obsah energie v důsledku čistého vytěsnění dvou elektronů z vodíku na sodík. Derivát tohoto „inverzního hydridu sodného“ vzniká v přítomnosti báze adamanzane. Tato molekula nenávratně zapouzdřuje H+ a chrání jej před interakcí s alkalickým Na−.[9] Teoretická práce naznačuje, že i nechráněný protonovaný terciární amin v komplexu s alkalickým roztokem sodíku může být za určitých podmínek rozpouštědla metastabilní, i když bariéra reakce by byla malá a nalezení vhodného rozpouštědla by mohlo být obtížné.[10]
Aplikace v organické syntéze
Jako silná základna
NaH je základem širokého rozsahu a užitečnosti v organické chemii.[11] Jako superbase, je schopen deprotonovat řada dokonce slabých Bronstedovy kyseliny za vzniku odpovídajících derivátů sodíku. Typické "snadné" substráty obsahují vazby O-H, N-H, S-H, včetně alkoholy, fenoly, pyrazoly, a thioly.
NaH zejména deprotonuje uhlíkové kyseliny (tj. C-H vazby), jako je 1,3-dikarbonyly jako estery kyseliny mallonové. Výsledné sodné deriváty mohou být alkylovány. NaH se široce používá k podpoře kondenzačních reakcí karbonylových sloučenin prostřednictvím Dieckmannova kondenzace, Stobbeho kondenzace, Darzensova kondenzace, a Claisenova kondenzace. Další uhlíkové kyseliny citlivé na deprotonaci NaH zahrnují sulfoniové soli a DMSO. NaH se používá k výrobě síra ylidy, které se zase používají k převodu ketony do epoxidy, jako v Johnson – Corey – Chaykovského reakce.
Jako redukční činidlo
NaH snižuje určité sloučeniny hlavní skupiny, ale analogická reaktivita je v organické chemii velmi vzácná (viz. níže).[12] Zejména fluorid boritý reaguje dát diboran a Fluorid sodný:[7]
- 6 NaH + 2 BF3 → B2H6 + 6 NaF
Si-Si a S-S vazby v disilanes a disulfidy jsou také sníženy.
Řadu redukčních reakcí, včetně hydrodecyanace terciárních nitrilů, redukce iminů na aminy a amidů na aldehydy, lze provést pomocí kompozitního činidla složeného z hydridu sodného a jodidu alkalického kovu (NaH: MI, M = Li, Na ).[13]
Skladování vodíku
Ačkoli není komerčně významný hydrid sodný, byl navržen pro skladování vodíku pro použití v palivový článek vozidla. V jednom experimentálním provedení se plastové pelety obsahující NaH drtí za přítomnosti vody, aby se uvolnil vodík. Jednou z výzev této technologie je regenerace NaH z NaOH.[14]
Praktické úvahy
Hydrid sodný se prodává jako směs 60% hydridu sodného (hmotn./hmotn.) V minerální olej. S takovou disperzí je bezpečnější manipulovat a vážit než čistý NaH. Sloučenina se často používá v této formě, ale čistá šedá pevná látka může být připravena propláchnutím komerčního produktu pentanem nebo THF, přičemž je třeba dbát opatrnosti, protože odpadní rozpouštědlo bude obsahovat stopy NaH a může se vznítit na vzduchu. Reakce zahrnující NaH vyžadují bezvzduchové techniky. Jako suspenze se obvykle používá NaH THF, rozpouštědlo, které odolává působení silných bází, ale může solvatovat mnoho reaktivních sloučenin sodíku.
Bezpečnost
NaH může zapálit ve vzduchu, zejména při kontaktu s vodou k uvolnění vodík, který je také hořlavý. Hydrolýza převádí NaH na hydroxid sodný (NaOH ), a žíravý základna. V praxi se většina hydridu sodného vydává jako disperze v oleji, se kterou lze bezpečně manipulovat na vzduchu.[15]
Reference
- ^ A b C d Haynes, str. 4,86
- ^ Batsanov, Stepan S .; Ruchkin, Evgeny D .; Poroshina, Inga A. (2016). Indexy lomu pevných látek. Springer. p. 35. ISBN 978-981-10-0797-2.
- ^ A b Zumdahl, Steven S. (2009). Chemické principy 6. vydání. Společnost Houghton Mifflin. p. A23. ISBN 978-0-618-94690-7.
- ^ Haynes, str. 5.35
- ^ Rejstřík č. 001-002-00-4 přílohy VI části 3 až Nařízení Evropského parlamentu a Rady (ES) č. 1272/2008 ze dne 16. prosince 2008 o klasifikaci, označování a balení látek a směsí, o změně a zrušení směrnic 67/548 / EHS a 1999/45 / ES a o změně nařízení (ES) č. 1907/2006. Úř. Věst L353, 31.12.2008, s. 1–1355, s. 340.
- ^ „New Environment Inc. - NFPA Chemicals“. www.newenv.com. Archivováno z původního dne 2016-08-27.
- ^ A b Holleman, A. F .; Wiberg, E. "Anorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5.
- ^ Wells, A.F. (1984). Strukturní anorganická chemie, Oxford: Clarendon Press
- ^ Redko, M. Y .; Vlassa, M .; Jackson, J. E.; Misiolek, A. W .; Huang, R. H .; Dye, J. L .; et al. (2002). ""Inverzní hydrid sodný “: Krystalická sůl, která obsahuje H+ a Na−". J. Am. Chem. Soc. 124 (21): 5928–5929. doi:10.1021 / ja025655 +. PMID 12022811.
- ^ Sawicka, Agnieszka; Skurski, Piotr; Simons, Jack (2003). „Inverzní hydrid sodný: teoretická studie“ (PDF). J. Am. Chem. Soc. 125 (13): 3954–3958. doi:10.1021 / ja021136v. PMID 12656631. Archivováno (PDF) z původního dne 2013-02-09.
- ^ Encyklopedie činidel pro organickou syntézu (Ed: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, New York. doi:10.1002 / 047084289X.
- ^ Příliš, Pei Chui; Chan, Guo Hao; Tnay, Ya Lin; Hirao, Hajime; Chiba, Shunsuke (07.03.2016). Pro rané příklady NaH působícího jako donor hydridu viz ref. [3] tam. „Redukce hydridů směsí hydrid-jodid sodný“. Angewandte Chemie International Edition. 55 (11): 3719–3723. doi:10.1002 / anie.201600305. ISSN 1521-3773. PMC 4797714. PMID 26878823.
- ^ Ong, Derek Yiren; Tejo, Ciputra; Xu, Kai; Hirao, Hajime; Chiba, Shunsuke (01.01.2017). „Hydrodehalogenace haloarenů směsí hydrid – jodid sodný“. Angewandte Chemie International Edition. 56 (7): 1840–1844. doi:10.1002 / anie.201611495. ISSN 1521-3773. PMID 28071853.
- ^ DiPietro, J. Philip; Skolnik, Edward G. (říjen 1999). „Analýza systému pro ukládání vodíku na bázi hydridu sodného vyvíjeného společností PowerBall Technologies, LLC“ (PDF). Americké ministerstvo energetiky, Úřad energetických technologií. Archivováno (PDF) od originálu dne 2006-12-13. Citováno 2009-09-01.
- ^ „The Dow Chemical Company - Home“. www.rohmhaas.com.
Citované zdroje
- Haynes, William M., ed. (2016). CRC Handbook of Chemistry and Physics (97. vydání). CRC Press. ISBN 9781498754293.