- estructura
- Nomenclatura
- propietats físiques
- estat físic
- pes molecular
- Temperatura d'autoignició
- Temperatura de descomposició
- densitat
- solubilitat
- propietats químiques
- Riscos
- obtenció
- usos
- En reaccions químiques de reducció
- En la producció d'H
- En la indústria de la polpa i paper
- En diversos usos
- referències
El borohidruro de sodi és un sòlid inorgànic la fórmula química és NaBH 4. Es pot considerar representatiu dels borohidruros alcalins i és el més comú d'aquests. És un sòlid blanc cristal·lí.
A l'entrar en contacte amb aigua, el NaBH 4 pot generar calor i hidrogen H 2 el qual és combustible, per la qual cosa deu manejar-se amb precaució. Per la facilitat amb que pot generar ions hidrur H -, el borohidruro de sodi és un compost moderadament reductor, per la qual cosa s'usa àmpliament en reaccions químiques amb aquest propòsit.
Borohidruro de sodi, NaBH 4, sòlid. Ondřej Mangl. Font: Wikimedia Commons.
La seva propietat reductora també és utilitzada en la indústria paperera, ja que permet millorar les característiques de brillantor i estabilitat de la polpa i paper a l'actuar en contra de l'oxidació de la cel·lulosa, component principal de el paper.
A causa de que en presència d'aigua pot formar hidrogen fàcilment, també s'ha investigat la possibilitat d'emprar com a font reversible d'hidrogen en cel·les de combustible.
Té altres usos tots basats en la seva propietat reductora, com per exemple en la indústria farmacèutica.
estructura
El borohidruro de sodi és un compost iònic. Està format per l'anió borohidruro - unit a l'catió sodi Na +.
El anió - és tetraèdric.
Estructura de l'borohidruro de sodi. Kemikungen. Font: Wikimedia Commons.
La seva estructura de Lewis és la següent:
Estructura electrònica de Lewis de l'NaBH 4. Autora: Marilú Stea.
Nomenclatura
-Borohidruro de sodi
-Tetrahidroborato de sodi
-Tetrahidruroborato de sodi
propietats físiques
estat físic
Sòlid blanc cristal·lí.
pes molecular
37,84 g / mol
Temperatura d'autoignició
~ 220 ºC
Temperatura de descomposició
> 250 ºC
densitat
1,074 g / cm 3 a 20 ° C
solubilitat
El NaBH 4 és bastant soluble en aigua (55 g / 100mL a 25 ° C), on s'hidrolitza parcialment. És soluble en tetrahidrofurà (THF) i és insoluble en èter dietílic.
propietats químiques
El borohidruro de sodi es dissol en aigua, on pateix una descomposició o hidròlisi inicial que fa que la solució sigui bàsica, cosa que impedeix una posterior hidròlisi.
- + H 2 O → B (OH) 3 + H 2 ↑ + OH -
Això s'explica perquè el - interacciona amb l'H + de l'aigua, on l'H + pren un anió hidrur H - per formar H 2. Es pot dir que el BH 3 competeix amb l'H + per l'ió hidrur H -.
Enmig àcid la hidròlisi és completa a causa de l'abundància d'ions H +.
El NaBH 4 és estable en aire sec. No és volàtil.
Pel seu contingut d'ions hidrur, el borohidruro de sodi és un compost reductor. Permet reduir el grup carbonil C = O a C-OH, és a dir, compostos carbonílics a alcohols.
El NaBH 4 per si sol no redueix dobles enllaços C = C, ni tan sols els conjugats amb grups carbonílics -C = CC (= O) -.
No obstant això, a l'entrar en contacte amb àcids protònics (com el HCl) o amb àcids de Lewis (com BCl 3 o AlCl 3) es forma diborano B 2 H 6. I si aquesta reacció es realitza en presència de compostos orgànics amb dobles enllaços C = C l'diborano B 2 H 6 realitza la hidroboració d'aquests.
En presència de catalitzadors apropiats i condicions específiques el borohidruro de sodi pot reduir diversos tipus de grups funcionals.
Riscos
La calor de la reacció d'hidròlisi en aigua és suficient per encendre l'hidrogen que es forma en ella. Pel que és important tenir precaució a l'manipular-lo.
El NaBH 4 és fàcilment encès i es crema fàcilment.
obtenció
La reacció de preparació típica de l'NaBH 4 és mitjançant l'hidrur de sodi NaH i el B (OCH 3) març a una temperatura d'uns 250 ºC:
4 NaH + B (OCH 3) març → NaBH 4 +3 NaOCH 3
usos
En reaccions químiques de reducció
Per ser una font d'ions H -, el NaBH 4 és un compost reductor i s'empra per preparar altres compostos químics. Per a això s'usa en solvents polars apróticos, és a dir, sense protons H +, com el dimetilsulfòxid, la hexametilfosforamida i la dimetilformamida.
És usat com a agent reductor en reaccions tant de química orgànica com inorgànica.
Permet reduir aldehids a alcohols primaris i cetones a alcohols secundaris.
També redueix halurs d'alquil a hidrocarburs com ara el iododecano a degà, l'àcid bromoundecanoico a àcid undecanoico i el clorododecano a dodecano.
Si actua sol, a l'realitzar la reducció no afecta altres grups funcionals com èster, àcid carboxílic, nitril i sulfona.
La seva propietat de no reduir dobles enllaços C = C, ni tan sols els conjugats amb grups carbonílics -C = CC (= O) -, permet preparar alcohols insaturats -C = C-CH 2 -OH.
Per reduir compostos aromàtics nitrats a les seves corresponents anilines requereix la presència de catalitzadors com clorur de cobalt o estany. Redueix disulfurs a tiols.
En presència de condicions i catalitzadors apropiats permet reduir àcids carboxílics, èsters, amides, nitrils, imines, epòxids i fins i tot dobles i triples enllaços.
En la producció d'H
El NaBH 4 pot ser convertit en una cel·la de combustible.
El NaBH 4 en presència d'una solució alcalina de KOH o NaOH s'hidrolitza i produeix hidrogen H 2 el qual pot usar-se com a combustible en una pila de combustible d'electròlit polimèric.
També ha estat investigat com a material per a emmagatzematge de H 2 de forma reversible.
Es sintetitzen nanopartícules de NaBH 4 i s'estabilitzen amb un surfactant. Després d'un tractament amb NiCl 2 es forma una capa o revestiment protector que regula l'alliberament d'H 2 de forma completament reversible.
Aquest nou material nanomètric permetria la utilització de l'H 2 com a combustible net i produït de manera renovable.
Vehicle que funciona amb cel·la de combustible d'hidrogen. Dr. Artur Braun (Arturbraun). Font: Wikimedia Commons.
En la indústria de la polpa i paper
El borohidruro de sodi s'empra per millorar la brillantor i altres propietats físiques de la polpa i el paper.
La degradació de la matriu cel·lulòsica de el paper passa a través de processos complexos que involucren l'oxidació. Els grups hidroxil s'oxiden a carbonil i carboxil, això condueix a la decoloració de el paper i disminució de les seves propietats físiques.
A l'tractar la polpa o paper amb NaBH 4, aquest redueix aldehids i cetones a grups -OH sense afectar els grups carboxílics àcids, millorant l'estabilitat i la brillantor a valors més grans que els inicials.
El NaBH 4 permet millorar la brillantor de el paper. Autor: Rawpixel. Font: Pixabay.
En diversos usos
El borohidruro de sodi s'empra per tractar aigües de rebuig, com a agent millorant de l'gust a la indústria d'aliments i begudes, com a agent de recobriment i per al tractament de superfícies, en la producció de tabac, en la indústria farmacèutica, de tèxtils i de cuir.
referències
- Christian, ML and Aguey-Zinsou, K.-F. (2012). Core-Shell Strategy Leading to High Reversible Hydrogen Storage Capacity for NaBH 4. ACS Nano 2012, 6, 9, 7739-7751. Recuperat de pubs.acs.org.
- Nora de Souza, MV and Alves V., TR (2006). Recent metodologies mediated by sodium borohydride in the reduction of different classes of compounds. App. Organometal. Chem. 2006; 20: 798-810. Recuperat de onlinelibrary.wiley.com.
- Imamoto, T. (1991). Reduction. Sodium Borohydride. In Comprehensive Organic Synthesis. Recuperat de sciencedirect.com.
- Tang, LC (1986) Stabilization of Paper through Sodium Borohydride Treatment. In Historic Textile and Paper Materials. Chapter 24. Pages 427-441. Advances in Chemistry, Volume 212. Recuperat de pubs.acs.org.
- Cotton, F. Albert and Wilkinson, Geoffrey. (1980). Advanced Inorganic Chemistry. Fourth Edition. John Wiley & Sons.
- Morrison, Robert Thornton; and Boyd, Robert Neilson. 1992. Organic Chemistry. Prentice-Hall. ISBN 81-203-0765-8.
- US National Library of Medicine. (2019). Sodium borohydride. Recuperat de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.