Гідрид натрію являє собою неорганічну сполуку формули NaH. Він має іонну зв’язок між натрієм та гідридом. Його структура проілюстрована на малюнку 1. Вона є представником сольових гідридів, а це означає, що це гідрид, подібний до солі, що складається з іонів Na + та H-, на відміну від більш молекулярних гідридів, таких як боран, метан, аміак і вода.
Кристалічна структура має координаційне число 6, де кожна молекула натрію оточена 8 гідрид-іонами, що мають октаедричну форму і проілюстрована на малюнку 2 (Марк Вінтер [Університет Шеффілда і Веблендс Лтд, 1993-2016).
Структура гідриду натрію.
Малюнок 2. Кристалічна структура гідриду натрію.
З'єднання отримують прямою реакцією між газом натрію та водню (Форма гідриду Натрію - Гідрид Натрію Використання, властивості, структура та формула, 2005-2017) таким чином:
H2 + 2Na → 2NaH
Гідрид натрію продається комерційно у вигляді 60% мас. / Мас.% Вагової дисперсійної форми в мінеральному маслі для безпечного поводження (ГІДРІД НАРОДУ, nd).
Фізичні та хімічні властивості гідриду натрію
Гідрид натрію - це тверда речовина білого кольору, коли воно чисте, хоча воно, як правило, сірого або сріблястого кольору. Його зовнішній вигляд показаний на малюнку 3.
Малюнок 3. Зовнішній вигляд гідриду натрію.
NaH має молекулярну масу 23,99771 г / моль, щільність 1,396 г / мл і температуру плавлення 800 ° C (Royal Society of Chemistry, 2015). Він нерозчинний в аміаку, бензолі, тетрахлориді вуглецю та сірковуглеці (Національний центр інформації про біотехнології, штат).
З’єднання надзвичайно нестійке. Чистий NaH може легко запалити повітря. При контакті з водою в повітрі він виділяє легкозаймистий водень.
У відкритому повітрі та вологи NaH також легко гідролізується до сильної корозійної основи гідроксиду натрію (NaOH) на основі реакції:
NaH + H2O → NaOH + H2
У цій реакції видно, що гідрид натрію поводиться як основа. Це пов’язано з електронегативністю.
Натрій має значно нижчу електронегативність (≈1,0), ніж водень (≈2,1), що означає, що водень притягує щільність електронів до себе, віддаляючись від натрію, утворюючи катіон натрію та аніон гідрид.
Щоб сполука була кислотою Бронстеда, їй потрібно відокремити електронну щільність водню, тобто з'єднати її з електронегативним атомом, таким як кисень, фтор, азот тощо. Тільки тоді він може бути офіційно описаний як Н + і може бути відмежований як такий.
Гідрид набагато краще описаний як H- і він має вільну пару електрон. Таким чином, це основа Бронстеда, а не кислота. Насправді, якщо розширити визначення Бренстедської кислоти / основи так, як це зробив Льюїс, ви зробите висновок, що натрій (Na +) - тут кислий вид.
Продукт реакції Бронстеда кислота / основа Н-основи та Н + кислоти стає Н2. Оскільки кислий водень витягується безпосередньо з води, газ водню може пузирити, виводячи рівновагу, навіть якщо реакція не є термодинамічно сприятливою.
Залишаються OH-іони, які можна записати з рештою катіона Na +, щоб отримати гідроксид натрію (Чому твердий гідрид натрію є основою, а не кислотою при реакції з водою?, 2016).
Реактивність та небезпека
З'єднання є потужним відновлювачем. Напади SiO2 у склі. Він запалюється при контакті з газоподібними F2, Cl2, Br2 та I2 (останні при температурі вище 100 ° C), особливо при наявності вологи, утворюючи HF, HCl, HBr і HI.
Реагує із сіркою, отримуючи Na2S та H2S. Може реагувати вибухонебезпечно з диметилсульфоксидом. Енергійно реагує на ацетилен, навіть при -60 ° С. Спонтанно горючий у фторі.
Ініціює реакцію полімеризації в етил-2,2,3-трифторпропіонаті таким чином, що складний ефір бурхливо розкладається. Присутність в реакції діетил сукцинату та етилтрифторацетату спричинило вибухи (SODIUM HYDRIDE, 2016).
Гідрид натрію вважається агресивним для шкіри або очей, через потенціал їдких побічних продуктів реакцій з водою.
У разі контакту з очима їх слід промити великою кількістю води, під повіками не менше 15 хвилин і негайно звернутися до лікаря.
У разі потрапляння на шкіру негайно почистіть кисть і промийте уражену ділянку водою. Якщо роздратування не зникне, зверніться до лікаря.
Шкідливий при ковтанні через реакцію на воду. Не викликайте блювоту. Необхідно негайно звернутися до лікаря, а потерпілого перевести до медичного закладу.
Дисперсія олії гідриду натрію не є порошковою. Однак реагуючий матеріал може виділяти дрібну їдкий туман. У разі вдихання промийте рот водою та виведіть потерпілого на свіже повітря. Слід звернутися до лікаря (Rhom and Hass inc., 2007).
Програми
Основне використання гідриду натрію полягає у проведенні реакцій конденсації та алкілування, які розвиваються внаслідок утворення карбаніону (каталізується підставою).
Гідрид натрію в олії за своєю здатністю функціонує як депротонізуючий засіб у конденсаціях ацетооцтового ефіру, Клайзена, Стоббе, Дікмана та інших пов'язаних реакціях. Він відзначив переваги перед іншими конденсаторами тим, що:
- Це сильніша основа, що призводить до більш прямого знезараження.
- Не потрібно зайвого.
- Отриманий Н2 вимірює ступінь реакції.
- Побічні реакції, такі як зменшення, усуваються.
Алкілювання ароматичних та гетероциклічних амінів, таких як 2-амінопіридин та фенотіазин, легко здійснюється з високим виходом із застосуванням толуол-метилформамідних сумішей. Концентрація диметилформаміду є змінною, яка використовується для контролю швидкості реакції (HINCKLEY, 1957).
Застосування гідриду натрію для зберігання водню було запропоновано для використання в транспортних засобах з паливними елементами, гідрид укладений у пластикові гранули, які подрібнюються у присутності води для виділення водню.
Список літератури
- HINCKLEY, MD (1957). Виробництво, поводження та використання гідриду натрію. Успіхи хімії, т. 19, 106-117.
- Марк Вінтер [The University of Sheffield and WebElements Ltd, США (1993-2016). Натрій: гідрид натрію. Отримано з WebElements: webelements.com.
- Національний центр інформації про біотехнології. (sf). PubChem Складова база даних; CID = 24758. Отримано з PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Ром і Хасс вкл. (2007 р., Грудень). 60% дисперсія натрію гідриду в олії. Отримано з dow.com.
- Королівське хімічне товариство. (2015). Гідрид натрію. Отримано з ChemSpider: chemspider.com.
- ГІДРІД НАРОДУ (2016). Отримано з камеохімічних речовин: cameochemicals.noaa.gov.
- Формула гідриду натрію - використання, властивості, структура та формула гідриду натрію. (2005-2017 рр.). Отримано з Softschools.com: softschools.com.
- ГІДРІД НАРОДУ (sf). Отримано з Chemicalland21: chemicalland21.com.
- Чому твердий гідрид натрію є основою, а не кислотою при взаємодії з водою? (2016 р., 20 квітня). Отримано з stackexchange: chemistry.stackexchange.com.