- Fysische en chemische eigenschappen van natriumhydride
- Reactiviteit en gevaren
- Toepassingen
- Referenties
Het natriumhydride is een anorganische verbinding met formule NaH. Het heeft een ionische binding tussen natrium en hydride. De structuur wordt geïllustreerd in figuur 1. Het is representatief voor zoute hydriden, wat betekent dat het een hydride is vergelijkbaar met zout, samengesteld uit Na + en H- ionen, in tegenstelling tot de meer moleculaire hydriden zoals boraan, methaan, ammoniak. en water.
De kristalstructuur heeft een coördinatiegetal van 6, waarbij elk natriummolecuul is omgeven door 8 hydride-ionen met een octaëdrische vorm en wordt geïllustreerd in figuur 2 (Mark Winter [The University of Sheffield and WebElements Ltd, 1993-2016).
Structuur van natriumhydride.
Figuur 2. Kristalstructuur van natriumhydride.
De verbinding wordt als volgt bereid door de directe reactie tussen natrium en waterstofgas (natriumhydride-formule - natriumhydride-toepassingen, eigenschappen, structuur en formule, 2005-2017):
H2 + 2Na → 2NaH
Natriumhydride wordt commercieel verkocht als een 60% w / w (gewicht tot gewichtspercentage) dispersievorm in minerale olie voor veilige hantering (SODIUM HYDRIDE, nd).
Fysische en chemische eigenschappen van natriumhydride
Natriumhydride is een witte vaste stof als het zuiver is, hoewel het over het algemeen grijs of zilver van kleur is. Het uiterlijk wordt getoond in figuur 3.
Figuur 3. Uiterlijk van natriumhydride.
NaH heeft een molecuulgewicht van 23,99771 g / mol, een dichtheid van 1,396 g / ml en een smeltpunt van 800 ° C (Royal Society of Chemistry, 2015). Het is onoplosbaar in ammoniak, benzeen, koolstoftetrachloride en koolstofdisulfide (National Center for Biotechnology Information, nd).
De verbinding is buitengewoon onstabiel. Pure NaH kan gemakkelijk vlam vatten in lucht. Als het in contact komt met water in de lucht, komt er licht ontvlambare waterstof vrij.
Wanneer het openstaat voor lucht en vocht, wordt NaH ook gemakkelijk gehydrolyseerd tot de sterk corrosieve base van natriumhydroxide (NaOH) op basis van de reactie:
NaH + H2O → NaOH + H2
In deze reactie is te zien dat natriumhydride zich gedraagt als een base. Dit komt door elektronegativiteit.
Natrium heeft een significant lagere elektronegativiteit (≈1,0) dan waterstof (≈2,1), wat betekent dat waterstof de elektronendichtheid naar zich toe trekt, weg van natrium om een natriumkation en een anion te genereren hydride.
Om een verbinding een Brønsted-zuur te laten zijn, moet het de elektronendichtheid van waterstof scheiden, dat wil zeggen, het verbinden met een elektronegatief atoom zoals zuurstof, fluor, stikstof, enz. Alleen dan kan het formeel worden omschreven als H + en kan het als zodanig worden gedissocieerd.
Een hydride is veel beter te omschrijven als H- en heeft een vrij elektronenpaar. Als zodanig is het een Brønsted-base, geen zuur. Als je de Brønsted-zuur / base-definitie uitbreidt zoals Lewis deed, zou je in feite concluderen dat natrium (Na +) hier de zure soort is.
Het Brønsted zuur / base-reactieproduct van H-base en H + zuur wordt H2. Omdat zure waterstof rechtstreeks uit water wordt gewonnen, kan waterstofgas naar boven borrelen, waardoor het evenwicht wordt verplaatst, zelfs als de reactie thermodynamisch niet gunstig is.
Er kunnen OH-ionen achterblijven die met de rest van het Na + -kation kunnen worden geschreven om natriumhydroxide te geven (waarom is vast natriumhydride een base en geen zuur wanneer het met water reageert?, 2016).
Reactiviteit en gevaren
De verbinding is een krachtig reductiemiddel. Tast SiO2 in glas aan. Het ontsteekt bij contact met gasvormig F2, Cl2, Br2 en I2 (de laatste bij temperaturen boven 100 ° C), vooral in aanwezigheid van vocht, om HF, HCl, HBr en HI te vormen.
Reageert met zwavel en geeft Na2S en H2S. Kan explosief reageren met dimethylsulfoxide. Reageert heftig met acetyleen, zelfs bij -60 ° C. Het is spontaan ontvlambaar in fluor.
Start een polymerisatiereactie in ethyl-2,2,3-trifluorpropionaat, zodanig dat de ester heftig ontleedt. De aanwezigheid in de reactie van diethylsuccinaat en ethyltrifluoracetaat heeft explosies veroorzaakt (SODIUM HYDRIDE, 2016).
Natriumhydride wordt als corrosief voor de huid of ogen beschouwd, vanwege de mogelijkheid van bijtende bijproducten van reacties met water.
In geval van contact met de ogen, moeten ze met grote hoeveelheden water worden afgespoeld, onder de oogleden gedurende minstens 15 minuten en onmiddellijk medische hulp inroepen.
In geval van huidcontact, onmiddellijk borstelen en het aangetaste gebied met water spoelen. Roep medische hulp in als irritatie aanhoudt.
Schadelijk bij inslikken als gevolg van reactie op water. Braken niet opwekken. Er moet onmiddellijk medische hulp worden ingeroepen en het slachtoffer moet naar een medische instelling worden overgebracht.
Natriumhydride-oliedispersie is geen poeder. Het reagerende materiaal kan echter een fijne bijtende nevel afgeven. In geval van inademing, mond met water spoelen en slachtoffer in de frisse lucht brengen. Medische hulp moet worden ingeroepen (Rhom and Hass inc., 2007).
Toepassingen
Het belangrijkste gebruik van natriumhydride is om condensatie- en alkyleringsreacties uit te voeren die ontstaan door de vorming van een carbanion (gekatalyseerd door de base).
Natriumhydride in olie lijkt op natrium- en natriummetaalalcoholaten in zijn vermogen om te functioneren als een deprotonerend middel in acetoazijnzuurester, Claisen, Stobbe, Dieckmann-condensaties en andere gerelateerde reacties. Het heeft duidelijke voordelen ten opzichte van andere condensatiemiddelen doordat:
- Het is een sterkere basis, wat resulteert in een directere deprotonering.
- Er is geen eigen risico nodig.
- De geproduceerde H2 geeft een maat voor de mate van reactie.
- Nevenreacties zoals reducties worden geëlimineerd.
Alkyleringen van aromatische en heterocyclische aminen, zoals 2-aminopyridine en fenothiazine, kunnen gemakkelijk met hoge opbrengst worden bewerkstelligd met tolueen-methylformamide-mengsels. De concentratie dimethylformamide is een variabele die wordt gebruikt om de reactiesnelheid te regelen (HINCKLEY, 1957).
Het gebruik van natriumhydride voor waterstofopslag is voorgesteld voor gebruik in brandstofcelvoertuigen, waarbij het hydride is ingesloten in plastic korrels die worden vermalen in aanwezigheid van water om waterstof vrij te maken.
Referenties
- HINCKLEY, MD (1957). Productie, behandeling en gebruik van natriumhydride. Advances in Chemistry, deel 19, 106-117.
- Mark Winter [The University of Sheffield and WebElements Ltd, U. (1993-2016). Natrium: natriumhydride. Opgehaald van WebElements: webelements.com.
- Nationaal centrum voor informatie over biotechnologie. (sf). PubChem samengestelde database; CID = 24758. Opgehaald van PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Rhom and Hass inc. (2007, december). Natriumhydride 60% dispersie in olie. Opgehaald van dow.com.
- Royal Society of Chemistry. (2015). Natriumhydride. Opgehaald van ChemSpider: chemspider.com.
- NATRIUMHYDRIDE. (2016). Opgehaald van cameochemicaliën: cameochemicals.noaa.gov.
- Natriumhydride-formule - Gebruik, eigenschappen, structuur en formule van natriumhydride. (2005-2017). Opgehaald van Softschools.com: softschools.com.
- NATRIUMHYDRIDE. (sf). Opgehaald van chemicalland21: chemicalland21.com.
- Waarom is vast natriumhydride een base en geen zuur wanneer het met water reageert? (2016, 20 april). Opgehaald van stackexchange: chemistry.stackexchange.com.