BÓRHYDRID SODNÝ (NABH4): ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, POUŽITIE - CHÉMIA - 2025

Bórhydrid sodný je anorganická pevná látka s chemickým vzorcom Nabha ₄ . Môže sa považovať za reprezentatívny pre bórhydridy alkalických kovov a je najbežnejším z nich. Je to biela kryštalická pevná látka.

Pri styku s vodou, Nabha ₄ môže generovať teplo a vodík H ₂ , ktorý je horľavý, a preto je potrebné zaobchádzať veľmi opatrne. Vzhľadom k jednoduchosti, s ktorou sa môžu generovať H ^- hydridové ióny , borohydrid sodný je mierne redukčné zlúčeniny a je preto široko používaný v chemických reakciách na tento účel.

Bórhydrid sodný, Nabha ₄ , pevné látky. Ondřej Mangl. Zdroj: Wikimedia Commons.

Jeho redukčná vlastnosť sa používa aj v papierenskom priemysle, pretože zlepšuje vlastnosti belosti a stability buničiny a papiera pôsobením proti oxidácii celulózy, hlavnej zložky papiera.

Pretože môže ľahko tvoriť vodík v prítomnosti vody, skúmala sa tiež možnosť jeho použitia ako reverzibilného zdroja vodíka v palivových článkoch.

Má iné použitie, všetko na základe svojich redukčných vlastností, napríklad vo farmaceutickom priemysle.

štruktúra

Borohydrid sodný je iónová zlúčenina. Tvorí sa borohydridový anión ^- pripojený k sodnému katiónu Na ⁺ .

Anión ^- je tetrahedrálny.

Štruktúra borohydridu sodného. Kemikungen. Zdroj: Wikimedia Commons.

Jeho Lewisova štruktúra je nasledovná:

Lewis elektronická štruktúra Nabha ₄ . Autor: Marilú Stea.

názvoslovie

-Bórhydrid sodný

- tetrahydroborát sodný

- tetrahydruroborát sodný

Fyzikálne vlastnosti

Fyzický stav

Kryštalická biela tuhá látka.

Molekulová hmotnosť

37,84 g / mol

Teplota samovznietenia

∼ 220 ° C

Teplota rozkladu

> 250 ° C

Hustota

1074 g / cm ³ pri 20 ° C

rozpustnosť

Nabha ₄ je úplne rozpustný vo vode (55 g / 100 ml pri 25 ° C), kde sa čiastočne hydrolyzuje. Je rozpustný v tetrahydrofuráne (THF) a nerozpustný v dietyléteri.

Chemické vlastnosti

Borohydrid sodný sa rozpúšťa vo vode, kde podlieha počiatočnému rozkladu alebo hydrolýze, vďaka ktorej je roztok zásaditý a bráni ďalšej hydrolýze.

^- + H ₂ O → B (OH) ₃ + H ₂ ↑ + OH ^-

To je vysvetlené, pretože ^- interaguje s H ⁺ vody, kde H ⁺ berie hydridového aniónovú H ^- za vzniku H ₂ . Dá sa povedať, že BH ₃ konkuruje H ⁺ pre hydridového iónu H ^- .

V kyslom prostredí je hydrolýza úplná z dôvodu množstva iónov H ⁺ .

Nabha ₄ je stabilný v suchého vzduchu. Nie je to prchavé.

Kvôli svojmu obsahu hydridových iónov je borohydrid sodný redukčnou zlúčeninou. Umožňuje redukciu karbonylovej skupiny C = O na C-OH, to znamená karbonylové zlúčeniny na alkoholy.

Nabha ₄ samotný neznižuje C = C dvojité väzby, a to aj tých, konjugovaná s karbonylovými skupinami -C = CC (= O) -.

Avšak, pri kontakte s protónovej kyseliny (ako je kyselina chlorovodíková) alebo Lewisovej kyseliny (ako je Bcl ₃ alebo AlCl ₃ ), diborán B ₂ H _{je tvorený 6} . A ak je táto reakcia sa uskutočňuje v prítomnosti organických zlúčenín s C = C dvojitých väzieb, diborán B ₂ H ₆ vykonáva hydroborací nich.

V prítomnosti vhodných katalyzátorov a špecifických podmienok môže borohydrid sodný redukovať rôzne typy funkčných skupín.

riziká

Teplo hydrolýznej reakcie vo vode je dostatočné na zapálenie vodíka, ktorý sa v nej tvorí. Pri manipulácii s ním je preto potrebné postupovať opatrne.

NaBH ₄ sa ľahko zapáli a ľahko horí.

získanie

Typická príprava Reakcia Nabha _4, je s hydridy sodným NaH a B (OCH ₃ ) _3, pri teplote asi 250 ° C:

4 NaH + B (OCH ₃ ) ₃ → Nabha ₄ + 3 NaOCH ₃

aplikácia

Pri redukcii chemických reakcií

Ako zdroj H ^- iónov , Nabha ₄ je redukčné zlúčeniny a používa sa na prípravu iných chemických zlúčenín. Preto sa používa v aprotických polárnych rozpúšťadlách, to znamená bez H ⁺ protónov , ako je dimetylsulfoxid, hexametylfosforamid a dimetylformamid.

Používa sa ako redukčné činidlo pri organických aj anorganických chemických reakciách.

Umožňuje redukovať aldehydy na primárne alkoholy a ketóny na sekundárne alkoholy.

Redukuje tiež alkylhalogenidy na uhľovodíky, ako je jóddekán na dekán, kyselina bromoundekánová na kyselinu undekánovú a chlórodekán na dodekán.

Ak pôsobí samostatne, pri uskutočňovaní redukcie neovplyvňuje iné funkčné skupiny, ako je ester, karboxylová kyselina, nitril a sulfón.

Jeho vlastnosť nie je zníženie C = C dvojité väzby, a to aj tých, konjugovaná s karbonylovými skupinami -C = CC (= O) -, umožňuje prípravu nenasýtených alkoholov -C = C-CH ₂ -OH.

Na redukciu nitrovaných aromatických zlúčenín na ich zodpovedajúce anilíny je potrebná prítomnosť katalyzátorov, ako je kobalt alebo chlorid cínu. Redukuje disulfidy na tioly.

V prítomnosti vhodných podmienok a katalyzátorov umožňuje redukciu karboxylových kyselín, esterov, amidov, nitrilov, imínov, epoxidov a dokonca dvojitých a trojných väzieb.

Pri výrobe H

Nabha ₄ môže byť prevedená do palivového článku.

Nabha ₄ v prítomnosti zásaditého roztoku hydroxidu draselného alebo hydroxidu sodného hydrolyzuje a vytvára vodík H _2, ktorý môže byť použitý ako palivo v palivovom článku polymérneho elektrolytu.

Tiež boli skúmané ako reverzibilné akumulačného materiálu pre H ₂ .

Nabha ₄ Nanočastice sú syntetizované a stabilizovaný povrchovo aktívnou látkou. Po ošetrení Nicl ₂ , ochranná vrstva alebo povlak je vytvorený, ktorý reguluje uvoľňovanie H ₂ v úplne reverzibilné spôsobom.

Táto nová nanometrických materiál by umožniť použitie H ₂ ako čistého paliva vyrobeného z obnoviteľných zdrojov spôsobom.

Vozidlo na vodíkové palivové články. Artur Braun (Arturbraun). Zdroj: Wikimedia Commons.

V celulózovom a papierenskom priemysle

Borohydrid sodný sa používa na zlepšenie lesku a ďalších fyzikálnych vlastností buničiny a papiera.

K degradácii celulózovej matrice papiera dochádza prostredníctvom zložitých procesov, ktoré zahŕňajú oxidáciu. Hydroxylové skupiny sa oxidujú na karbonylovú skupinu a karboxylovú skupinu, čo vedie k odfarbeniu papiera a zníženiu jeho fyzikálnych vlastností.

Spracovaním buničiny alebo papiera s Nabha ₄ , znižuje aldehydov a ketónov na -OH skupín bez ovplyvnenia kyslé karboxylové skupiny, zlepšenie stability a lesk pri vyššej než počiatočnej hodnoty.

Nabha ₄ zlepšuje lesk papiera. Autor: Rawpixel. Zdroj: Pixabay.

Na rôzne použitia

Borohydrid sodný sa používa na čistenie odpadovej vody ako prostriedku na zlepšenie chuti v potravinárskom a nápojovom priemysle, ako poťahovacieho činidla a na povrchovú úpravu, vo výrobe tabaku, vo farmaceutickom, textilnom a priemyselnom priemysle. useň.

Referencie

1. Christian, ML a Aguey-Zinsou, K.-F. (2012). Stratégia Core-Shell vedúca k vysokej reverzibilnej kapacite uskladnenia vodíka pre NaBH ₄ . ACS Nano 2012, 6, 9, 7739-7751. Obnovené z adresy pubs.acs.org.
2. Nora de Souza, MV a Alves V., TR (2006). Najnovšie metodológie sprostredkované borohydridom sodným pri redukcii rôznych tried zlúčenín. App Organometal. Chem. 2006; 20: 798 - 810. Obnovené z adresy onlinelibrary.wiley.com.
3. Imamoto, T. (1991). Redukcia. Borohydrid sodný. V súhrnnej organickej syntéze. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
4. Tang, LC (1986) Stabilizácia papiera pomocou spracovania bórhydridom sodným. V historických textilných a papierových materiáloch. Kapitola 24. Strany 427-441. Advances in Chemistry, Zväzok 212. Získané z pubs.acs.org.
5. Cotton, F. Albert a Wilkinson, Geoffrey. (1980). Pokročilá anorganická chémia. Štvrté vydanie. John Wiley a synovia.
6. Morrison, Robert Thornton; a Boyd, Robert Neilson. 1992. Organic Chemistry. Prentice Hall. ISBN 81-203-0765-8.
7. Americká národná lekárska knižnica. (2019). Bórhydrid sodný. Získané z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.