Гидрид натрия представляет собой неорганическое соединение формулы NaH. Он имеет ионную связь между натрием и гидридом. Его структура проиллюстрирована на рисунке 1. Он представляет собой солевые гидриды, что означает, что это гидрид, подобный соли, состоящий из ионов Na + и H-, в отличие от более молекулярных гидридов, таких как боран, метан, аммиак. и вода.
Кристаллическая структура имеет координационное число 6, где каждая молекула натрия окружена 8 ионами гидрида, имеющими октаэдрическую форму, и проиллюстрирована на рисунке 2 (Марк Винтер [Университет Шеффилда и WebElements Ltd, 1993-2016).
Структура гидрида натрия.
Рисунок 2. Кристаллическая структура гидрида натрия.
Соединение получают путем прямой реакции между натрием и газообразным водородом (Формула гидрида натрия - Использование гидрида натрия, свойства, структура и формула, 2005-2017) следующим образом:
H2 + 2Na → 2NaH
Гидрид натрия продается коммерчески в виде дисперсии 60% мас. / Мас. (Массовый процент) в минеральном масле для безопасного обращения (ГИДРИД НАТРИЯ, nd).
Физико-химические свойства гидрида натрия
Гидрид натрия представляет собой белое твердое вещество в чистом виде, хотя обычно имеет серый или серебристый цвет. Его внешний вид показан на рисунке 3.
Рисунок 3. Внешний вид гидрида натрия.
NaH имеет молекулярную массу 23,99771 г / моль, плотность 1,396 г / мл и температуру плавления 800 ° C (Royal Society of Chemistry, 2015). Он нерастворим в аммиаке, бензоле, четыреххлористом углероде и сероуглероде (Национальный центр биотехнологической информации, nd).
Состав крайне нестабилен. Чистый NaH может легко загореться на воздухе. При контакте с водой в воздухе выделяется легковоспламеняющийся водород.
На открытом воздухе и влаге NaH также легко гидролизуется до сильного коррозионного основания гидроксида натрия (NaOH) на основе реакции:
NaH + H2O → NaOH + H2
В этой реакции можно видеть, что гидрид натрия ведет себя как основание. Это связано с электроотрицательностью.
Натрий имеет значительно более низкую электроотрицательность (≈1,0), чем водород (≈2,1), что означает, что водород притягивает электронную плотность к себе, удаляясь от натрия, чтобы генерировать катион натрия и анион. гидрид.
Чтобы соединение было кислотой Бренстеда, необходимо разделить электронную плотность водорода, то есть соединить его с электроотрицательным атомом, таким как кислород, фтор, азот и т. Д. Только тогда он может быть формально описан как H + и может быть диссоциирован как таковой.
Гидрид гораздо лучше описывается как H-, и он имеет свободную электронную пару. Таким образом, это основание Бренстеда, а не кислота. Фактически, если вы расширите определение кислоты / основания Бренстеда, как это сделал Льюис, вы сделаете вывод, что натрий (Na +) является здесь кислой разновидностью.
Продукт реакции Бренстеда кислота / основание H-основания и H + кислоты становится H2. Поскольку кислый водород извлекается непосредственно из воды, газообразный водород может пузыриться, нарушая равновесие, даже если реакция не является термодинамически благоприятной.
Могут остаться ионы OH-, которые можно записать вместе с остальным катионом Na +, чтобы получить гидроксид натрия (Почему твердый гидрид натрия является основанием, а не кислотой при взаимодействии с водой?, 2016).
Реакционная способность и опасности
Компаунд является мощным восстановителем. Агрессивно в отношении SiO2 в стекле. Он воспламеняется при контакте с газообразными F2, Cl2, Br2 и I2 (последний при температуре выше 100 ° C), особенно в присутствии влаги, с образованием HF, HCl, HBr и HI.
Реагирует с серой с образованием Na2S и H2S. Может образовывать взрывоопасную реакцию с диметилсульфоксидом. Активно реагирует с ацетиленом даже при -60 ° C. Самопроизвольно воспламеняется во фторе.
Запускает реакцию полимеризации в этил-2,2,3-трифторпропионате, так что сложный эфир сильно разлагается. Присутствие в реакции диэтилсукцината и этилтрифторацетата вызывало взрывы (SODIUM HYDRIDE, 2016).
Считается, что гидрид натрия вызывает коррозию кожи и глаз из-за возможности образования едких побочных продуктов реакции с водой.
В случае попадания в глаза, их следует промыть большим количеством воды под веками не менее 15 минут и немедленно обратиться за медицинской помощью.
В случае попадания на кожу немедленно очистите щетку и промойте пораженный участок водой. Если раздражение не проходит, обратитесь за медицинской помощью.
Вредно при проглатывании из-за реакции на воду. Не вызывает рвоту. Следует немедленно обратиться за медицинской помощью и доставить пострадавшего в медицинское учреждение.
Масляная дисперсия гидрида натрия не является порошком. Однако реагирующий материал может выделять тонкий едкий туман. При вдыхании прополоскать рот водой и вывести пострадавшего на свежий воздух. Следует обратиться за медицинской помощью (Rhom and Hass inc., 2007).
Приложения
Основное применение гидрида натрия - проведение реакций конденсации и алкилирования, которые развиваются за счет образования карбаниона (катализируемого основанием).
Гидрид натрия в масле напоминает алкоголяты натрия и натрия по своей способности действовать как депротонирующий агент в ацетоуксусном эфире, конденсации Клайзена, Стоббе, Дикмана и других связанных реакциях. Он имеет заметные преимущества перед другими агентами конденсации в том, что:
- Это более сильная основа, что приводит к более прямому депротонированию.
- Никаких излишеств не нужно.
- Произведенный H2 дает представление о степени реакции.
- Исключаются побочные реакции, такие как редукции.
Алкилирование ароматических и гетероциклических аминов, таких как 2-аминопиридин и фенотиазин, легко осуществляется с высоким выходом с использованием смесей толуол-метилформамид. Концентрация диметилформамида - это переменная, используемая для контроля скорости реакции (HINCKLEY, 1957).
Использование гидрида натрия для хранения водорода было предложено для использования в транспортных средствах на топливных элементах, причем гидрид заключен в пластиковые гранулы, которые измельчаются в присутствии воды для выделения водорода.
Ссылки
- ХИНКЛИ, доктор медицины (1957). Производство, обращение и использование гидрида натрия. Успехи химии, том 19, 106-117.
- Марк Уинтер [Университет Шеффилда и WebElements Ltd, U. (1993-2016). Натрий: гидрид натрия. Получено с WebElements: webelements.com.
- Национальный центр биотехнологической информации. (SF). База данных PubChem Compound; CID = 24758. Получено с PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Rhom and Hass inc. (2007, декабрь). Гидрид натрия 60% дисперсия в масле. Получено с dow.com.
- Королевское химическое общество. (2015). Гидрид натрия. Получено с ChemSpider: chemspider.com.
- ГИДРИД НАТРИЯ. (2016). Получено с сайта cameochemicals: cameochemicals.noaa.gov.
- Формула гидрида натрия - использование, свойства, структура и формула гидрида натрия. (2005-2017). Получено с Softschools.com: softschools.com.
- ГИДРИД НАТРИЯ. (SF). Получено с сайта chemicalland21: chemicalland21.com.
- Почему твердый гидрид натрия является основанием, а не кислотой при реакции с водой? (2016, 20 апреля). Получено с stackexchange: chemistry.stackexchange.com.