- Structuur
- Nomenclatuur
- Fysieke eigenschappen
- Fysieke toestand
- Molecuulgewicht
- Zelfontbranding temperatuur
- Ontledingstemperatuur
- Dichtheid
- Oplosbaarheid
- Chemische eigenschappen
- Risico's
- Het verkrijgen van
- Toepassingen
- Bij reductie van chemische reacties
- Bij de productie van H
- In de pulp- en papierindustrie
- In verschillende toepassingen
- Referenties
Het natriumboorhydride is een anorganische vaste stof met de chemische formule NaBH 4 . Het kan als representatief worden beschouwd voor de alkaliboorhydriden en is de meest voorkomende hiervan. Het is een witte kristallijne vaste stof.
Bij contact met water, NaBH 4 kunnen warmte genereren en waterstof H 2 dat brandbaar, zodat met voorzichtigheid moeten worden behandeld. Vanwege het gemak waarmee het H - hydride-ionen kan genereren , is natriumboorhydride een matig reducerende verbinding en wordt daarom veel gebruikt in chemische reacties voor dit doel.
Natriumboorhydride, NaBH 4 , vast. Ondřej Mangl. Bron: Wikimedia Commons.
De reducerende eigenschap wordt ook gebruikt in de papierindustrie, omdat het de helderheid en stabiliteit van pulp en papier verbetert door de oxidatie van cellulose, het hoofdbestanddeel van papier, tegen te gaan.
Omdat het in aanwezigheid van water gemakkelijk waterstof kan vormen, is ook de mogelijkheid onderzocht om het als omkeerbare waterstofbron in brandstofcellen te gebruiken.
Het heeft andere toepassingen, allemaal gebaseerd op zijn reducerende eigenschappen, zoals in de farmaceutische industrie.
Structuur
Natriumboorhydride is een ionische verbinding. Het wordt gevormd door het boorhydride-anion - gehecht aan het natriumkation Na + .
Het anion - is tetraëdrisch.
Structuur van natriumboorhydride. Kemikungen. Bron: Wikimedia Commons.
De Lewis-structuur is als volgt:
Lewis elektronische structuur van NaBH 4 . Auteur: Marilú Stea.
Nomenclatuur
-Natriumboorhydride
-Natriumtetrahydroboraat
-Natriumtetrahydruroboraat
Fysieke eigenschappen
Fysieke toestand
Kristallijne witte vaste stof.
Molecuulgewicht
37,84 g / mol
Zelfontbranding temperatuur
∼ 220 ºC
Ontledingstemperatuur
> 250 ºC
Dichtheid
1,074 g / cm 3 bij 20 ° C
Oplosbaarheid
NaBH 4 is goed oplosbaar in water (55 g / 100 ml bij 25 ° C), waar het gedeeltelijk wordt gehydrolyseerd. Het is oplosbaar in tetrahydrofuran (THF) en is onoplosbaar in diethylether.
Chemische eigenschappen
Natriumboorhydride lost op in water, waar het de eerste ontleding of hydrolyse ondergaat waardoor de oplossing basisch wordt en verdere hydrolyse wordt voorkomen.
- + H 2 O → B (OH) 3 + H 2 ↑ + OH -
Dit wordt verklaard doordat de - in wisselwerking met de H + van het water, waarbij de H + draait hydride anion H - H vormen 2 . Men kan zeggen dat BH 3 concurreert met H + voor het hydride-ion H - .
In een zuur medium is de hydrolyse voltooid vanwege de overvloed aan H + -ionen .
NaBH 4 is stabiel in droge lucht. Het is niet vluchtig.
Vanwege het gehalte aan hydride-ionen is natriumboorhydride een reducerende verbinding. Het maakt het mogelijk de carbonylgroep C = O te reduceren tot C-OH, dat wil zeggen carbonylverbindingen tot alcoholen.
NaBH 4 op zichzelf reduceert de C = C dubbele bindingen niet, zelfs niet die geconjugeerd met carbonylgroepen –C = CC (= O) -.
Bij contact met protonische zuren (zoals HCl) of Lewis-zuren (zoals BCl 3 of AlCl 3 ) wordt echter diboraan B 2 H 6 gevormd . En als deze reactie wordt uitgevoerd in aanwezigheid van organische verbindingen met dubbele C = C-bindingen, voert de diboraan B 2 H 6 de hydroboratie hiervan uit.
In aanwezigheid van geschikte katalysatoren en specifieke omstandigheden kan natriumboorhydride verschillende soorten functionele groepen verminderen.
Risico's
De warmte van de hydrolysereactie in water is voldoende om de waterstof die daarin wordt gevormd te ontsteken. Het is dus belangrijk om voorzichtig te zijn bij het hanteren ervan.
NaBH 4 is gemakkelijk te ontsteken en brandt gemakkelijk.
Het verkrijgen van
De typische voorbereidingsreactie van NaBH 4 is met natriumhydride NaH en B (OCH 3 ) 3 bij een temperatuur van ongeveer 250 ºC:
4 NaH + B (OCH 3 ) 3 → NaBH 4 + 3 NaOCH 3
Toepassingen
Bij reductie van chemische reacties
Als bron van H - ionen is NaBH 4 een reducerende verbinding en wordt het gebruikt om andere chemische verbindingen te bereiden. Hiervoor wordt het gebruikt in aprotische polaire oplosmiddelen, dat wil zeggen zonder H + -protonen , zoals dimethylsulfoxide, hexamethylfosforamide en dimethylformamide.
Het wordt gebruikt als reductiemiddel in zowel organische als anorganische chemische reacties.
Het maakt het mogelijk om aldehyden te reduceren tot primaire alcoholen en ketonen tot secundaire alcoholen.
Het reduceert ook alkylhalogeniden tot koolwaterstoffen zoals jododecaan tot decaan, broomoundecaanzuur tot undecaanzuur en chloordodecaan tot dodecaan.
Als het alleen werkt, heeft de reductie geen invloed op andere functionele groepen zoals ester, carbonzuur, nitril en sulfon.
Zijn eigenschap om C = C dubbele bindingen niet te reduceren, zelfs niet die geconjugeerd met carbonylgroepen –C = CC (= O) -, maakt het mogelijk om onverzadigde alcoholen -C = C-CH 2 -OH te bereiden .
Om genitreerde aromatische verbindingen tot hun overeenkomstige anilinen te reduceren, is de aanwezigheid van katalysatoren zoals kobalt of tinchloride vereist. Reduceert disulfiden tot thiolen.
In aanwezigheid van geschikte katalysatoren en omstandigheden kan het carbonzuren, esters, amiden, nitrilen, iminen, epoxiden en zelfs dubbele en drievoudige bindingen verminderen.
Bij de productie van H
NaBH 4 kan worden omgezet in een brandstofcel.
NaBH 4 in aanwezigheid van een basische KOH of NaOH-oplossing gehydrolyseerd en vormt waterstof H 2 die als brandstof kan worden gebruikt in een polymere elektrolyt brandstofcel.
Ook is onderzocht als een reversibele opslagmateriaal H 2 .
NaBH 4 nanodeeltjes worden gesynthetiseerd en gestabiliseerd met een surfactant. Na behandeling met NiCh 2 , wordt een beschermende laag of bekleding gevormd die de afgifte regelt van H 2 in een volledig omkeerbare manier.
Dit nieuwe materiaal nanometrische zou het gebruik mogelijk van H 2 als schone brandstof geproduceerd op een duurzame wijze.
Door waterstof-brandstofcel aangedreven voertuig. Dr. Artur Braun (Arturbraun). Bron: Wikimedia Commons.
In de pulp- en papierindustrie
Natriumboorhydride wordt gebruikt om de glans en andere fysische eigenschappen van pulp en papier te verbeteren.
De afbraak van de cellulosematrix van het papier vindt plaats door middel van complexe processen waarbij oxidatie betrokken is. Hydroxylgroepen worden geoxideerd tot carbonyl en carboxyl, dit leidt tot verkleuring van het papier en een afname van de fysische eigenschappen.
Door de pulp of het papier met NaBH 4 te behandelen , worden aldehyden en ketonen tot -OH-groepen gereduceerd zonder de carbonzuurgroepen aan te tasten, waardoor de stabiliteit en glans bij hogere waarden dan de oorspronkelijke waarden worden verbeterd.
NaBH 4 verbetert de glans van het papier. Auteur: Rawpixel. Bron: Pixabay.
In verschillende toepassingen
Natriumboorhydride wordt gebruikt voor de behandeling van afvalwater, als smaakversterker in de voedingsmiddelen- en drankenindustrie, als coatingmiddel en voor oppervlaktebehandeling, bij de tabaksproductie, in de farmaceutische, textiel- en industriële industrieën. Leer.
Referenties
- Christian, ML en Aguey-Zinsou, K.-F. (2012). Core-Shell-strategie die leidt tot hoge omkeerbare waterstofopslagcapaciteit voor NaBH 4 . ACS Nano 2012, 6, 9, 7739-7751. Opgehaald van pubs.acs.org.
- Nora de Souza, MV en Alves V., TR (2006). Recente methodologieën gemedieerd door natriumboorhydride bij de reductie van verschillende klassen van verbindingen. App. Organometaal. Chem.2006; 20: 798-810. Hersteld van onlinelibrary.wiley.com.
- Imamoto, T. (1991). Vermindering. Natriumboorhydride. In uitgebreide organische synthese. Opgehaald van sciencedirect.com.
- Tang, LC (1986) Stabilisatie van papier door behandeling met natriumboorhydride. In historische textiel- en papiermaterialen. Hoofdstuk 24. Pagina's 427-441. Advances in Chemistry, jaargang 212. Opgehaald van pubs.acs.org.
- Cotton, F. Albert en Wilkinson, Geoffrey. (1980). Geavanceerde anorganische chemie. Vierde druk. John Wiley & Sons.
- Morrison, Robert Thornton; en Boyd, Robert Neilson. 1992. Organic Chemistry. Prentice-Hall. ISBN 81-203-0765-8.
- Amerikaanse National Library of Medicine. (2019). Natriumboorhydride. Hersteld van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.