Natriumhydridiä on epäorgaaninen yhdiste, jolla on kaava NaH. Sillä on ioninen sidos natriumin ja hydridin välillä. Sen rakennetta kuvataan kuvassa 1. Se edustaa suolaliuoshydridejä, mikä tarkoittaa, että se on suolaa vastaava hydridi, joka koostuu Na +: sta ja H-ioneista, toisin kuin molekyylisemmät hydridit, kuten boraani, metaani, ammoniakki ja vettä.
Kiderakenteen koordinaatioluku on 6, jossa kutakin natriummolekyyliä ympäröi 8 hydridi-ionia, joilla on oktaedrinen muoto, ja se kuvataan kuviossa 2 (Mark Winter [Sheffieldin yliopisto ja WebElements Ltd, 1993-2016).
Natriumhydridin rakenne.
Kuvio 2. Natriumhydridin kiderakenne.
Yhdiste valmistetaan suoralla reaktiolla natriumin ja vetykaasun välillä (natriumhydridi-kaava - natriumhydridi-käyttö, ominaisuudet, rakenne ja kaava, 2005-2017) seuraavasti:
H2 + 2Na → 2NaH
Natriumhydridiä myydään kaupallisesti 60-painoprosenttisena (painoprosentteina) dispersion muodossa mineraaliöljyssä turvallista käsittelyä varten (SODIUM HYDRIDE, nd).
Natriumhydridin fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
Natriumhydridi on valkoinen kiinteä aine, kun se on puhdasta, vaikka sen väri on yleensä harmaa tai hopea. Sen ulkonäkö on esitetty kuvassa 3.
Kuva 3. Natriumhydridin ulkonäkö.
NaH: n molekyylipaino on 23,99771 g / mol, tiheys 1,396 g / ml ja sulamispiste 800 ° C (Royal Society of Chemistry, 2015). Se ei liukene ammoniakkiin, bentseeniin, hiilitetrakloridiin ja hiilidisulfidiin (National Center for Biotechnology Information, nd).
Yhdiste on erittäin epävakaa. Puhdas NaH voi helposti syttyä ilmassa. Kun se joutuu kosketuksiin ilman veden kanssa, se vapauttaa helposti syttyvää vetyä.
Kun NaH on auki ilmalle ja kosteudelle, se hydrolysoituu helposti myös natriumhydroksidin (NaOH) vahvaan syövyttävään emäkseen reaktion perusteella:
NaH + H2O → NaOH + H2
Tässä reaktiossa voidaan nähdä, että natriumhydridi käyttäytyy emäksenä. Tämä johtuu elektronegatiivisuudesta.
Natriumilla on huomattavasti alhaisempi elektronegatiivisuus (≈1,0) kuin vedyllä (≈2,1), mikä tarkoittaa, että vety vetää elektronien tiheyttä itseään kohti, siirtyen natriumista tuottamaan natriumkationin ja anionin läsnä ollessa.
Jotta yhdiste voi olla Brønsted-happo, sen on erotettava vedyn elektronitiheys, ts. Kytkettävä se elektronegatiiviseen atomiin, kuten happea, fluoria, typpeä jne. Vasta sitten se voidaan kuvata muodollisesti nimellä H + ja voidaan erottaa sellaisenaan.
Hydridi kuvataan paljon paremmin nimellä H- ja siinä on vapaa elektronipari. Sellaisena se on Brønsted-emäs, ei happo. Itse asiassa, jos laajennat Brønstedin happo / emäs -määritystä samalla tavalla kuin Lewis teki, päätät, että natrium (Na +) on tässä hapan laji.
H-emäksen ja H + -hapon Brønsted-happo / emäs -reaktiotuote muuttuu H2: ksi. Koska hapan vety uutetaan suoraan vedestä, vetykaasu voi kuplia, siirtäen tasapainoa, vaikka reaktio ei olisi termodynaamisesti suotuisa.
OH-ioneja voi jäädä, jotka voidaan kirjoittaa muun Na + -kationin kanssa, jolloin saadaan natriumhydroksidia (Miksi kiinteä natriumhydridi on emäs eikä happo, kun se reagoi veden kanssa?, 2016).
Reaktiivisuus ja vaarat
Yhdiste on voimakas pelkistin. Syövyttää SiO2: ta lasissa. Se syttyy kosketuksessa kaasumaisten F2: n, Cl2: n, Br2: n ja I2: n kanssa (jälkimmäinen yli 100 ° C: n lämpötiloissa), etenkin kosteuden ollessa muodossa HF, HCl, HBr ja HI.
Reagoi rikin kanssa, jolloin saadaan Na2S ja H2S. Voi reagoida räjähtävästi dimetyylisulfoksidin kanssa. Reagoi voimakkaasti asetyleenin kanssa, jopa -60 ° C: ssa. Se on itsestään syttyvää fluoria.
Käynnistää polymerointireaktion etyyli-2,2,3-trifluoripropionaatissa siten, että esteri hajoaa voimakkaasti. Dietyylisukkinaatin ja etyylitrifluoriasetaatin reaktio on aiheuttanut räjähdyksiä (SODIUM HYDRIDE, 2016).
Natriumhydridiä pidetään syövyttävänä iholle tai silmille, koska veden aiheuttamat reaktiot voivat aiheuttaa syövyttäviä sivutuotteita.
Jos ainetta joutuu silmiin, ne on huuhdeltava suurella määrällä vettä silmäluomien alla vähintään 15 minuutin ajan ja hakeuduttava heti lääkärin hoitoon.
Jos ainetta joutuu iholle, harjaa välittömästi ja huuhtele alue vedellä. Hakeudu lääkäriin, jos ärsytys jatkuu.
Haitallista nieltynä vettä aiheuttavan reaktion vuoksi. Älä aiheuta oksentamista. Lääkärinhoito on hakeuduttava välittömästi ja uhri siirrettävä sairaalaan.
Natriumhydridiöljydispersio ei ole jauhetta. Reagoiva materiaali voi kuitenkin emittoida hienoa syövyttävää sumua. Jos ainetta on hengitetty, huuhtele suu vedellä ja vie uhri raikkaaseen ilmaan. Lääketieteellistä apua on haettava (Rhom and Hass inc., 2007).
Sovellukset
Natriumhydridin pääasiallinen käyttö on kondensaatio- ja alkylointireaktioiden suorittaminen, jotka kehittyvät karbanionin muodostumisen kautta (emäksen katalysoima).
Öljyssä oleva natriumhydridi muistuttaa natrium- ja natriummetalkoholaatteja sen kyvyssä toimia deprotonoivana aineena asetoetikkaesterin, Claisenin, Stobben, Dieckmannin kondensaatioissa ja muissa vastaavissa reaktioissa. Sillä on huomattavia etuja muihin kondensointiaineisiin nähden siinä suhteessa, että:
- Se on vahvempi emäs, mikä johtaa suorampaan protonointiin.
- Mitään ylimääräistä ei tarvita.
- Tuotettu H2 antaa mitata reaktion laajuuden.
- Sivureaktiot, kuten pelkistykset, eliminoidaan.
Aromaattisten ja heterosyklisten amiinien, kuten 2-aminopyridiinin ja fenotiatsiinin, alkyloinnit suoritetaan helposti suurella saannolla käyttämällä tolueenimetyyliformamidiseoksia. Dimetyyliformamidin konsentraatio on muuttuja, jota käytetään reaktionopeuden säätelemiseen (HINCKLEY, 1957).
Natriumhydridin käyttöä vedyn varastointiin on ehdotettu käytettäväksi polttokennoajoneuvoissa, hydridin ollessa suljettuna muovirakeisiin, jotka murskataan veden läsnä ollessa vedyn vapauttamiseksi.
Viitteet
- HINCKLEY, MD (1957). Natriumhydridin valmistus, käsittely ja käyttö. Advances in Chemistry, osa 19, 106 - 117.
- Mark Winter [Sheffieldin yliopisto ja WebElements Ltd, Yhdysvallat (1993-2016). Natrium: natriumhydridi. Haettu WebElementsistä: webelements.com.
- Kansallinen bioteknologiatietokeskus. (SF). PubChem-yhdisteiden tietokanta; CID = 24758. Haettu osoitteesta PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Rhom ja Hass inc. (2007, joulukuu). Natriumhydridi 60% dispersio öljyssä. Haettu osoitteesta dow.com.
- Royal Society of Chemistry. (2015). Natriumhydridi. Haettu osoitteesta ChemSpider: chemspider.com.
- NATRIUMhydridi. (2016). Haettu kaksokemikaaleista: cameochemicals.noaa.gov.
- Natriumhydridi-kaava - Natriumhydridi-käyttö, ominaisuudet, rakenne ja kaava. (2005-2017). Haettu osoitteesta Softschools.com: softschools.com.
- NATRIUMhydridi. (SF). Haettu osoitteesta chemicalland21: chemicalland21.com.
- Miksi kiinteä natriumhydridi on emäs eikä happo reagoidessaan veden kanssa? (2016, 20. huhtikuuta). Haettu stackexchange-sivustosta: chemistry.stackexchange.com.