Hydrid sodný je anorganická zlúčenina vzorca NaH. Má iónovú väzbu medzi sodíkom a hydridom. Jeho štruktúra je znázornená na obrázku 1. Predstavuje fyziologický roztok chloridu sodného, čo znamená, že ide o hydrid podobný soli, ktorý sa skladá z iónov Na + a H-, na rozdiel od molekulárnejších hydridov, ako sú borán, metán, amoniak. a voda.
Kryštálová štruktúra má koordinačné číslo 6, kde každá molekula sodíka je obklopená 8 hydridovými iónmi, ktoré majú oktaedrický tvar a je znázornená na obrázku 2 (Mark Winter [University of Sheffield a WebElements Ltd, 1993-2016).
Štruktúra hydridu sodného.
Obrázok 2. Kryštalická štruktúra hydridu sodného.
Zlúčenina sa pripravuje priamou reakciou medzi plynným sodíkom a vodíkom (vzorec hydridu sodného - použitie hydridu sodného, vlastnosti, štruktúra a vzorec, 2005 - 2017) takto:
H2 + 2Na → 2NaH
Hydrid sodný sa komerčne predáva vo forme disperznej formy 60% (hm./hm.) V minerálnom oleji na bezpečnú manipuláciu (HYDIDE SODNÝ, nd).
Fyzikálne a chemické vlastnosti hydridu sodného
Hydrid sodný je biela tuhá látka, ak je čistá, hoci má obvykle sivú alebo striebornú farbu. Jeho vzhľad je znázornený na obrázku 3.
Obrázok 3. Vzhľad hydridu sodného.
NaH má molekulovú hmotnosť 23,99771 g / mol, hustotu 1,396 g / ml a teplotu topenia 800 ° C (Royal Society of Chemistry, 2015). Je nerozpustný v amoniaku, benzéne, tetrachlórmetáne a sírouhlíku (Národné centrum pre biotechnologické informácie, nd).
Zlúčenina je extrémne nestabilná. Čistý NaH môže ľahko vznietiť vzduch. Pri kontakte s vodou vo vzduchu uvoľňuje vysoko horľavý vodík.
Pri otvorení pre vzduch a vlhkosť sa NaH tiež ľahko hydrolyzuje na silnú korozívnu bázu hydroxidu sodného (NaOH) na základe reakcie:
NaH + H20 → NaOH + H2
Pri tejto reakcii je zrejmé, že hydrid sodný sa správa ako báza. Je to kvôli elektronegativite.
Sodík má výrazne nižšiu elektronegativitu (-1,0) ako vodík (≈2,1), čo znamená, že vodík čerpá elektrónovú hustotu smerom k sebe, odkláňa sa od sodíka za vzniku katiónu sodíka a aniónu hydrid.
Aby zlúčenina bola Brønstedova kyselina, musí oddeliť elektrónovú hustotu vodíka, to znamená, spojiť ju s elektronegatívnym atómom, ako je kyslík, fluór, dusík atď. Až potom môže byť formálne opísaná ako H + a ako taká môže byť disociovaná.
Hydrid je oveľa lepšie opísaný ako H- a má voľný elektrónový pár. Preto je to Brønstedova báza, nie kyselina. V skutočnosti, ak rozšírite definíciu Brønstedovej kyseliny / bázy tak, ako to urobil Lewis, dospejete k záveru, že kyslým druhom je tu sodík (Na +).
Reakčný produkt Bróstedovej kyseliny / bázy z H-bázy a H + kyseliny sa stáva H2. Pretože kyslý vodík je extrahovaný priamo z vody, môže plynný vodík tvoriť bubliny, čím sa rovnováha posunie, aj keď reakcia nie je termodynamicky priaznivá.
OH-ióny môžu zostať, ktoré sa dajú napísať so zvyškom katiónu Na + za vzniku hydroxidu sodného (Prečo je tuhý hydrid sodný báza a nie kyselina, keď reaguje s vodou?, 2016).
Reaktivita a nebezpečenstvá
Táto zlúčenina je silným redukčným činidlom. Napáda SiO2 v skle. Zapaľuje sa pri kontakte s plynnými F2, Cl2, Br2 a I2 (posledne menovanými pri teplotách nad 100 ° C), najmä v prítomnosti vlhkosti, za vzniku HF, HCl, HBr a HI.
Reaguje so sírou za vzniku Na2S a H2S. Môže explozívne reagovať s dimetylsulfoxidom. Intenzívne reaguje s acetylénom, dokonca aj pri teplote -60 ° C. V fluóru je spontánne horľavý.
Iniciuje polymerizačnú reakciu v etyl-2,2,3-trifluórpropionáte tak, že sa ester prudko rozkladá. Prítomnosť dietylsukcinátu a etyltrifluóracetátu pri reakcii spôsobila výbuchy (SODIUM HYDRIDE, 2016).
Hydrid sodný sa považuje za leptavý pre pokožku alebo oči z dôvodu možného vzniku leptavých reakcií s vodou.
V prípade kontaktu s očami by sa mali vypláchnuť veľkým množstvom vody pod viečkami najmenej 15 minút a okamžite vyhľadať lekársku pomoc.
V prípade kontaktu s pokožkou je potrebné ju okamžite opláchnuť a postihnuté miesto opláchnuť vodou. Ak podráždenie pretrváva, vyhľadajte lekársku pomoc.
Škodlivý po požití v dôsledku reakcie s vodou. Nevyvolávajte zvracanie. Okamžite by sa mala vyhľadať lekárska starostlivosť a obeť by sa mala presunúť do zdravotníckeho zariadenia.
Olejová disperzia hydridu sodného nie je prášok. Reakčný materiál však môže emitovať jemnú žieravú hmlu. V prípade vdýchnutia vypláchnite ústa vodou a preneste postihnutého na čerstvý vzduch. Malo by sa vyhľadať lekárske ošetrenie (Rhom a Hass inc., 2007).
aplikácia
Hlavné použitie hydridu sodného je na uskutočnenie kondenzačných a alkylačných reakcií, ktoré sa vyvíjajú tvorbou karbaniónu (katalyzovaného bázou).
Hydrid sodný v oleji sa podobá alkoholom sodíka a kovov sodíka v jeho schopnosti fungovať ako deprotonačné činidlo v acetooctových esteroch, Claisenovej, Stobbeovej, Dieckmannovej kondenzácii a ďalších súvisiacich reakciách. V porovnaní s inými kondenzačnými činidlami má značné výhody v tom, že:
- Je to silnejšia báza, ktorá vedie k priamejšej deprotonácii.
- Nie je potrebný žiadny prebytok.
- Vytvorený H2 udáva mieru rozsahu reakcie.
- Vedľajšie reakcie, ako sú redukcie, sú eliminované.
Alkylácie aromatických a heterocyklických amínov, ako je 2-aminopyridín a fenotiazín, sa dajú ľahko dosiahnuť vo vysokom výťažku pomocou zmesi toluén-metylformamid. Koncentrácia dimetylformamidu je premenná použitá na reguláciu rýchlosti reakcie (HINCKLEY, 1957).
Použitie hydridu sodného na skladovanie vodíka bolo navrhnuté na použitie vo vozidlách s palivovými článkami, pričom hydrid je uzavretý v plastových granulách, ktoré sú rozdrvené v prítomnosti vody, aby sa uvoľnil vodík.
Referencie
- HINCKLEY, MD (1957). Výroba, manipulácia a použitie hydridu sodného. Advances in Chemistry, zväzok 19, 106-117.
- Mark Winter [University of Sheffield and WebElements Ltd, U. (1993-2016). Sodík: hydrid sodný. Zdroj: Webelementy: webelements.com.
- Národné centrum pre biotechnologické informácie. (SF). PubChem Compound Database; CID = 24758. Citované z PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Rhom a Hass vč. (2007, december). 60% disperzia hydridu sodného v oleji. Zdroj: dow.com.
- Kráľovská spoločnosť chémie. (2015). Hydrid sodný. Zdroj: ChemSpider Zdroj: chemspider.com.
- HYDRID SODNÝ. (2016). Citované z cameochemikálií: cameochemicals.noaa.gov.
- Vzorec hydridu sodného - Použitie, vlastnosti, štruktúra a vzorec hydridu sodného. (2005-2017). Zdroj: Softschools.com: softschools.com.
- HYDRID SODNÝ. (SF). Zdroj: „chemia21“:
- Prečo je tuhý hydrid sodný báza a nie kyselina, keď reaguje s vodou? (2016, 20. apríla). Citované z stackexchange: chemistry.stackexchange.com.