Natriumborhydrid (NABH4) -struktur, egenskaper, bruk

Han natriumbor Det er et uorganisk fast stoff hvis kjemiske formel er NABH₄. Det kan betraktes som representativt for alkalisk borhydruros og er den vanligste av disse. Det er et krystallinsk hvitt fast stoff.

Ved kontakt med vann, NABH₄ kan generere varme og hydrogen H₂ som er drivstoff, så det må håndteres med forsiktighet. For hvor enkelt det kan generere hydridioner h^-, Natriumbor er en moderat reduserende forbindelse, så den er mye brukt i kjemiske reaksjoner for dette formålet.

Natriumborhydrid, NABH₄, fast. Ondřej Mangl [Public Domain]. Kilde: Wikimedia Commons.

Den reduserende egenskapen brukes også i papirindustrien, siden den gjør det mulig å forbedre egenskapene til lysstyrke og stabilitet av massen og papiret når du virker mot oksidasjon av cellulose, hovedkomponenten i papiret.

Fordi det i nærvær av vann lett kan danne hydrogen, har muligheten for å bruke det som en reversibel hydrogenkilde i brenselceller også blitt undersøkt.

Den har andre bruksområder alle basert på dens reduserende eiendom, for eksempel i legemiddelindustrien.

[TOC]

Struktur

Natriumbor er en ionisk forbindelse. Det er dannet av Borhydride anion [BH₄]^- sammen med natriumna -kationen⁺.

Anionen [BH₄]^- Det er tetraedralt.

Natriumborhydridstruktur. Kemikungen [Public Domain]. Kilde: Wikimedia Commons.

Lewis -strukturen er som følger:

Nabh Lewis elektronisk struktur₄. Forfatter: Marilú Stea.

Nomenklatur

-Natriumbor

-Natrium tetrahydroate

-Natrium tetrahydrurorat

Fysiske egenskaper

Fysisk tilstand

Krystallinsk hvitt fast stoff.

Molekylær vekt

37,84 g/mol

Selvordemperatur

∼ 220 ºC

Nedbrytningstemperatur

> 250 ºC

Tetthet

1.074 g/cm³ ved 20 ºC

Kan tjene deg: Grignard Reagens: Forberedelse, applikasjoner, eksempler

Løselighet

Nabh₄ Det er ganske løselig i vann (55 g/100 ml ved 25 ° C), hvor delvis hydrolyserer. Det er løselig i tetrahydrofurano (THF) og er uoppløselig i Diety Ether.

Kjemiske egenskaper

Natriumbor oppløses i vann, der det lider av en innledende nedbrytning eller hydrolyse som gjør løsningen grunnleggende, noe som forhindrer påfølgende hydrolyse.

[Bh₄]^- + H₂O → B (OH)₃ + H₂↑ + Åh^-

Dette forklares fordi [BH₄]^- samhandle med h⁺ Vann, hvor h⁺ Ta en hydrid H -anion^- Å danne h₂. Det kan sies at BH₃ konkurrerer med h⁺ For hydrid h^-.

I sur medium hydrolyse er fullstendig på grunn av overflod av H -ioner⁺.

Nabh₄ Det er stabilt i tørr luft. Det er ikke ustabilt.

På grunn av hydridioninnholdet er natriumbor en reduserende forbindelse. Det gjør det mulig å redusere karbonylgruppen C = O A C-OH, det vil si karbonylforbindelser til alkoholer.

Nabh₄ På egen hånd reduserer den ikke dobbeltbindinger C = C, ikke engang konjugatene med karbonylgrupper -C = C -C (= O)-.

Imidlertid når du kommer i kontakt med protoninsyrer (for eksempel HCl) eller Lewis -syrer (for eksempel BCL₃ eller Alcl₃) Diborano B dannes₂H₆. Og hvis denne reaksjonen utføres i nærvær av organiske forbindelser med dobbeltbindinger C = C DiBorano B₂H₆ Utfører hydrobacion av disse.

I nærvær av passende katalysatorer og spesifikke forhold kan natriumbor redusere forskjellige typer funksjonelle grupper.

Risiko

Varmen fra hydrolysereaksjonen i vann er nok til å slå på hydrogenet som dannes i den. Så det er viktig å være forsiktig når du manipulerer det.

Nabh₄ Den er lett på og blir lett brent.

Å skaffe

Den typiske NABH -preparatreaksjonen₄ Det er gjennom natriumhydrid nah og b (OCH₃)₃ Ved en temperatur på omtrent 250 ºC:

Det kan tjene deg: vannelektrolyse

4 nah + b (och₃)₃ → NABH₄ + 3 NAOCH₃

applikasjoner

I kjemiske reduksjonsreaksjoner

For å være en kilde til hones h^-, Nabh₄ Det er en reduserende forbindelse og brukes til å fremstille andre kjemiske forbindelser. For å gjøre dette brukes det i apratotiske polare løsningsmidler, det vil si uten H -protoner⁺, slik som dimetylsulfoksyd, heksametylfosforal og dimetyloformamid.

Det brukes som et reduserende middel i både organiske og uorganiske kjemiske reaksjoner.

Det gjør det mulig å redusere aldehydos til primære alkoholer og ketoner til sekundære alkoholer.

Det reduserer også alkylhalogenider til hydrokarboner som jododan til Dean.

Hvis det fungerer alene, påvirker ikke reduksjonen andre funksjonelle grupper som ester, karboksylsyre, nitril og sulfon.

Eiendommen til ikke å redusere dobbeltbindinger C = C, ikke engang konjugatene med karbonylgrupper -C = C-C (= O)-, lar deg tilberede umettede alkoholer -C = C-CH₂-Åh.

For å redusere aromatiske forbindelser krever nitrados til deres tilsvarende aniliner tilstedeværelse av katalysatorer som koboltklorid eller tinn. Reduser disulfider til Thioles.

I nærvær av passende forhold og katalysatorer tillater det å redusere karboksylsyrer, estere, midler, nitrils, imin, epoksider og til og med doble og trippelbindinger.

I h₂ I brenselceller

Nabh₄ Det kan gjøres om til en brenselcelle.

Nabh₄ I nærvær av en alkalisk løsning av KOH eller NaOH er den hydrolysert og produserer hydrogen H₂ som kan brukes som drivstoff i et polymert elektrolyttdrivstoffbatteri.

Det er også undersøkt som H -materiale for H -lagring av H₂ reversibelt.

NABH -nanopartikler syntetiseres₄ og stabilisere med et overflateaktivt middel. Etter en behandling med NICL₂ Et beskyttende lag eller belegg dannes som regulerer frigjøring av h₂ helt reversibelt.

Det kan tjene deg: Sølvnitrat (AGNO3): Struktur, egenskaper, bruksområder, toksisitet

Dette nye nanometriske materialet vil tillate bruk av H₂ som produsert rent og fornybart drivstoff.

Kjøretøy som fungerer med hydrogenbrenselcelle. Dr. Artur Braun (Arturbraun) [CC By-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/4.0)]. Kilde: Wikimedia Commons.

I masse- og papirindustrien

Natriumbor brukes til å forbedre lysstyrken og andre fysiske egenskaper ved masse og papir.

Nedbrytningen av cellulosematrisen til papiret skjer gjennom komplekse prosesser som involverer oksidasjon. Hydroksylgrupper oksiderer karbonyl og karboksyl, dette fører til misfarging av papir og reduserte fysiske egenskaper.

Når du behandler massen eller papiret med NABH₄, Dette reduserer aldehydos og ketoner til grupper -OH uten å påvirke syrekarboksylgrupper, forbedre stabiliteten og lysstyrken til verdier større enn initialene.

Nabh₄ gjør det mulig å forbedre papirets lysstyrke. Forfatter: Rawpixel. Kilde: Pixabay.

I flere bruksområder

Natriumbor brukes til å behandle avløpsvann, som et smaksmaskinsmiddel i mat- og drikkeindustrien, som et beleggsmiddel og for behandling av overflater, i produksjonen av tobakk, i farmasøytisk, tekstil og tekstilindustriskinn.

Referanser

1. Christian, m.L. og aguey-zinsou, k.-F. (2012). Kjerne-skallstrategi som fører til høy reversibel hydrogenlagringskapasitet for NABH₄. ACS Nano 2012, 6, 9, 7739-7751. Gjenopprettet fra puber.ACS.org.
2. Nora de Souza, m.V. og Alves v., T.R. (2006). Nyere metodologier mediert av natriumborhydrid i reduksjon av forskjellige klasser av forbindelser. App. Organometal. Chem. 2006; 20: 798-810. Hentet fra online bibliotek.Wiley.com.
3. Imamoto, t. (1991). Reduksjon. Natriumborhydrid. I å forstå organisk syntese. Gjenopprettet fra Scientedirect.com.
4. Tang, l.C. (1986) Stabilisering av papir gjennom natriumborhydridbehandling. I historiske tekstil- og papirmaterialer. Kapittel 24. Side 427-441. Fremskritt innen kjemi, bind 212. Gjenopprettet fra puber.ACS.org.
5. Bomull, f. Albert og Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avansert uorganisk kjemi. Fjerde utgave. John Wiley & Sons.
6. Morrison, Robert Thornton; og Boyd, Robert Neilson. 1992. Organisk kjemi. Prentice-Hall. ISBN 81-203-0765-8.
7. ELLER.S. National Library of Medicine. (2019). Natriumborhydrid. Gjenopprettet fra: Pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gov.