Гидрид натрия - Sodium hydride
Идентификаторы | |
---|---|
3D модель (JSmol ) | |
ChemSpider | |
ECHA InfoCard | 100.028.716 |
Номер ЕС |
|
PubChem CID | |
UNII | |
| |
| |
Характеристики | |
Неа | |
Молярная масса | 23,998 г / моль[1] |
Внешность | белое или серое твердое вещество |
Плотность | 1,39 г / см3[1] |
Температура плавления | 638 ° С (1180 ° F, 911 К) (разлагается)[1] |
Реагирует с водой[1] | |
Растворимость | не растворим в аммиак, бензол, CCl4, CS2 |
1.470[2] | |
Структура | |
fcc (NaCl ), cF8 | |
FM3м, №225 | |
а = 498 вечера | |
Формула единиц (Z) | 4 |
Октаэдрический (Na+) Октаэдрический (H−) | |
Термохимия[4][3] | |
Теплоемкость (C) | 36,4 Дж / моль К |
Стандартный моляр энтропия (S | 40,0 Дж · моль−1· K−1[3] |
Станд. Энтальпия формирование (ΔжЧАС⦵298) | −56,3 кДж · моль−1 |
Свободная энергия Гиббса (Δжграмм˚) | -33,5 кДж / моль |
Опасности[5] | |
Главный опасности | сильнокоррозионный, пирофорный на воздухе, бурно реагирует с водой |
Паспорт безопасности | Внешний паспорт безопасности материалов |
Пиктограммы GHS | |
Сигнальное слово GHS | Опасность |
H260 | |
NFPA 704 (огненный алмаз) | |
точка возгорания | горючий |
Родственные соединения | |
Другой анионы | Боргидрид натрия Едкий натр |
Другой катионы | Литий гидрид Гидрид калия Гидрид рубидия Гидрид цезия |
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
проверять (что ?) | |
Ссылки на инфобоксы | |
Гидрид натрия это химическое соединение с эмпирическая формула NaЧАС. Этот гидрид щелочного металла в основном используется как прочный, но горючий основание в органический синтез. NaH - солевой раствор (солевой) гидрид, состоящий из Na+ и H− ионы, в отличие от молекулярных гидридов, таких как боран, метан, аммиак и воды. Это ионный материал, нерастворимый в органических растворителях (хотя и растворимый в расплавленном Na), что соответствует тому факту, что H− ионы не существуют в растворе. Из-за нерастворимости NaH все реакции с участием NaH происходят на поверхности твердого тела.
Основные свойства и структура
NaH образуется в результате прямой реакции водорода и жидкого натрия.[7] Чистый NaH бесцветен, хотя образцы обычно кажутся серыми. NaH составляет ок. На 40% плотнее, чем Na (0,968 г / см3).
NaH, как LiH, KH, RbH, и CsH, принимает NaCl Кристальная структура. В этом мотиве каждый Na+ ион окружен шестью H− центры в восьмигранный геометрия. В ионные радиусы из H− (146 вечера в NaH) и F− (133 пм) сопоставимы, если судить по расстояниям Na-H и Na-F.[8]
«Обратный гидрид натрия»
Очень необычная ситуация возникает в соединении, получившем название «обратный гидрид натрия», которое содержит Na− и H+ ионы. Na− является алкалид, и это соединение отличается от обычного гидрида натрия тем, что имеет гораздо более высокое содержание энергии из-за чистого смещения двух электронов от водорода к натрию. Производное этого «обратного гидрида натрия» возникает в присутствии основания Адаманцан. Эта молекула необратимо инкапсулирует H+ и защищает его от взаимодействия с алкалидом Na−.[9] Теоретическая работа предполагает, что даже незащищенный протонированный третичный амин в комплексе с алкалидом натрия может быть метастабильным при определенных условиях растворителя, хотя барьер для реакции будет небольшим и найти подходящий растворитель может быть затруднительно.[10]
Приложения в органическом синтезе
Как прочная база
NaH - это основа широкого применения в органической химии.[11] Как супербаза, он способен депротонирующий ряд даже слабых Кислоты Бренстеда с получением соответствующих производных натрия. Типичные "легкие" субстраты содержат связи O-H, N-H, S-H, включая спирты, фенолы, пиразолы, и тиолы.
NaH, в частности, депротонирует углеродные кислоты (то есть связи C-H), такие как 1,3-дикарбонилы Такие как эфиры малоновой кислоты. Полученные производные натрия можно алкилировать. NaH широко используется для ускорения реакций конденсации карбонильных соединений через Конденсация Дикмана, Конденсация Стоббе, Конденсация Дарценса, и Клейзеновская конденсация. Другие углеродные кислоты, подверженные депротонированию под действием NaH, включают соли сульфония и ДМСО. NaH используется для получения сера илиды, которые, в свою очередь, используются для преобразования кетоны в эпоксиды, как в Реакция Джонсона – Кори – Чайковского.
В качестве восстановителя
NaH восстанавливает некоторые соединения основной группы, но аналогичная реакционная способность очень редко встречается в органической химии (Смотри ниже).[12] Примечательно трифторид бора реагирует, чтобы дать диборан и фторид натрия:[7]
- 6 NaH + 2 BF3 → B2ЧАС6 + 6 NaF
Связи Si-Si и S-S в дисиланы и дисульфиды также уменьшаются.
Ряд реакций восстановления, включая гидродецианирование третичных нитрилов, восстановление иминов до аминов и амидов до альдегидов, может быть осуществлен с помощью составного реагента, состоящего из гидрида натрия и иодида щелочного металла (NaH: MI, M = Li, Na ).[13]
Хранение водорода
Хотя коммерчески незначительный гидрид натрия был предложен для хранения водорода для использования в топливная ячейка транспортных средств. В одной экспериментальной реализации пластиковые гранулы, содержащие NaH, измельчаются в присутствии воды для выделения водорода. Одна из проблем этой технологии - регенерация NaH из NaOH.[14]
Практические соображения
Гидрид натрия продается в виде смеси 60% гидрида натрия (вес / вес) в минеральное масло. С такой дисперсией безопаснее обращаться и взвешивать, чем с чистым NaH. Соединение часто используется в этой форме, но чистое серое твердое вещество может быть получено путем промывки коммерческого продукта пентаном или ТГФ, с осторожностью, поскольку отработанный растворитель будет содержать следы NaH и может воспламениться на воздухе. Реакции с участием NaH требуют безвоздушные методы. Обычно NaH используется в виде суспензии в THF, растворитель, устойчивый к воздействию сильных оснований, но способный сольватировать многие химически активные соединения натрия.
Безопасность
NaH может воспламениться в воздухе, особенно при контакте с водой, чтобы высвободить водород, который также легко воспламеняется. Гидролиз превращает NaH в гидроксид натрия (NaOH ), а едкий основание. На практике большая часть гидрида натрия выпускается в виде дисперсии в масле, с которой можно безопасно работать на воздухе.[15]
Рекомендации
- ^ а б c d Хейнс, стр. 4,86
- ^ Бацанов, Степан С .; Ручкин Евгений Д .; Порошина, Инга А. (2016). Показатели преломления твердых тел. Springer. п. 35. ISBN 978-981-10-0797-2.
- ^ а б Зумдал, Стивен С. (2009). Химические принципы 6-е изд.. Компания Houghton Mifflin. п. A23. ISBN 978-0-618-94690-7.
- ^ Хейнс, стр. 5,35
- ^ Индекс № 001-002-00-4 Приложения VI, Часть 3, к Регламент (ЕС) № 1272/2008 Европейского парламента и Совета от 16 декабря 2008 г. о классификации, маркировке и упаковке веществ и смесей, изменяющий и отменяющий Директивы 67/548 / EEC и 1999/45 / EC, и изменяющий Регламент (ЕС) № 1907/2006. OJEU L353, 31.12.2008, стр. 1–1355, стр. 340.
- ^ "New Environment Inc. - NFPA Chemicals". www.newenv.com. В архиве из оригинала от 27.08.2016.
- ^ а б Холлеман, А. Ф .; Виберг, Э. "Неорганическая химия" Academic Press: Сан-Диего, 2001. ISBN 0-12-352651-5.
- ^ Уэллс, А.Ф. (1984). Структурная неорганическая химия, Оксфорд: Clarendon Press
- ^ Редько, М.Ю .; Власса, М .; Джексон, Дж. Э .; Misiolek, A. W .; Huang, R.H .; Краситель, J. L .; и другие. (2002). ""«Обратный гидрид натрия»: кристаллическая соль, содержащая H+ и Na−". Варенье. Chem. Soc. 124 (21): 5928–5929. Дои:10.1021 / ja025655 +. PMID 12022811.
- ^ Савицкая, Агнешка; Скурский, Петр; Саймонс, Джек (2003). «Обратный гидрид натрия: теоретическое исследование» (PDF). Варенье. Chem. Soc. 125 (13): 3954–3958. Дои:10.1021 / ja021136v. PMID 12656631. В архиве (PDF) из оригинала от 09.02.2013.
- ^ Энциклопедия реагентов для органического синтеза (Ред: Л. Пакетт) 2004, J. Wiley & Sons, Нью-Йорк. Дои:10.1002 / 047084289X.
- ^ Тоже Пей Чуй; Чан, Го Хао; Тнай, Я Линь; Хирао, Хадзиме; Чиба, Сюнсуке (07.03.2016). Ранние примеры действия NaH в качестве донора гидрида см. В ссылке. [3] в нем. «Восстановление гидрида композицией гидрид-йодид натрия». Angewandte Chemie International Edition. 55 (11): 3719–3723. Дои:10.1002 / anie.201600305. ISSN 1521-3773. ЧВК 4797714. PMID 26878823.
- ^ Онг, Дерек Йирен; Теджо, Чипутра; Сюй, Кай; Хирао, Хадзиме; Чиба, Сюнсуке (01.01.2017). «Гидродегалогенирование галоаренов композитом гидрид-йодид натрия». Angewandte Chemie International Edition. 56 (7): 1840–1844. Дои:10.1002 / anie.201611495. ISSN 1521-3773. PMID 28071853.
- ^ ДиПьетро, Дж. Филип; Скольник, Эдвард Г. (октябрь 1999 г.). «Анализ системы хранения водорода на основе гидрида натрия, разрабатываемой PowerBall Technologies, LLC» (PDF). Министерство энергетики США, Управление энергетических технологий. В архиве (PDF) из оригинала 13 декабря 2006 г.. Получено 2009-09-01.
- ^ "The Dow Chemical Company - Главная". www.rohmhaas.com.
Цитированные источники
- Хейнс, Уильям М., изд. (2016). CRC Справочник по химии и физике (97-е изд.). CRC Press. ISBN 9781498754293.