El hidrur de sodi és un compost inorgànic de fórmula NaH. Posseeix un enllaç iònic entre el sodi i el hidrur. La seva estructura es mostra a la figura 1. És representatiu dels hidrurs salins, el que significa que és un hidrur similar a la sal, compost per ions Na + i H-, en contrast amb els hidrurs més moleculars com ara borano, metà, amoníac i aigua.
L'estructura cristal·lina posseeix un nombre de coordinació 6, on cada molècula de sodi està envoltada per 8 ions hidrur presentant una forma octaèdrica i s'il·lustra a la figura 2 (Mark Winter [The University of Sheffield and Webelements Ltd, 1993-2016).
Estructura de l'hidrur de sodi.
Figura 2. Estructura cristal·lina l'hidrur de sodi.
El compost es prepara per la reacció directa entre el sodi i el gas d'hidrogen (Sodium hydride Formula - Sodium hydride Usis, Properties, Structure and Formula, 2005-2017) de la següent manera:
H2 + 2Na → 2NaH
El hidrur de sodi es ven comercialment com una forma de dispersió a l'60% p / p (percentatge pes a pes) en oli mineral per a una manipulació segura (Sodium HYDRIDE, sf).
Propietats físiques i químiques de l'hidrur de sodi
El hidrur de sodi és un sòlid blanc quan està pur encara que generalment s'aconsegueix de color gris o platejat. La seva aparença es mostra a la figura 3.
Figura 3. Aparença de l'hidrur de sodi.
El NaH té un pes molecular de 23,99771 g / mol, una densitat de 1,396 g / ml i un punt de fusió de 800 ° C (Royal Society of Chemistry, 2015). És insoluble en amoníac, benzè, tetraclorur de carboni i disulfur de carboni (National Center for Biotechnology Information, sf).
El compost és en extrem inestable. El NaH pur pot inflamar-se fàcilment en l'aire. Quan entra en contacte amb l'aigua present en l'aire, allibera hidrogen altament inflamable.
Quan està obert a l'aire ia la humitat, el NaH també s'hidrolitza fàcilment a la base corrosiva forta d'hidròxid de sodi (NaOH) segons la reacció:
NaH + H2O → NaOH + H2
En aquesta reacció es pot observar que l'hidrur de sodi es comporta com una base. Això és a causa de l'electronegativitat.
El sodi té una electronegativitat significativament inferior (≈1,0) que l'hidrogen (≈2,1), el que significa que l'hidrogen extreu la densitat d'electrons cap a si mateix, allunyant-se de l'sodi per generar un catió de sodi i un anió d'hidrur.
Perquè un compost sigui un àcid de Brønsted necessita separar la densitat d'electrons de l'hidrogen, és a dir, connectar-lo a un àtom electronegatiu tal com oxigen, fluor, nitrogen, etc. Només llavors, es pot descriure formalment com H + i pot dissociar com a tal.
Un hidrur és molt millor descrit com H- i té un parell d'electrons lliure. Com a tal, és una base de Brønsted, no un àcid. De fet, si s'estén la definició Brønsted àcid / base en la forma en què Lewis ho va fer, arribarà a la conclusió que el sodi (Na +) és l'espècie àcida aquí.
El producte de reacció àcid / base Brønsted de la base H- i l'àcid H + passa a ser H2. A causa de que l'hidrogen àcid és extret directament de l'aigua, el gas hidrogen pot bombollejar, desplaçant l'equilibri encara que la reacció no és termodinàmicament afavorida.
Poden quedar ions OH- que es poden escriure amb la resta de l'catió Na + per donar hidròxid de sodi (Why is solid sodium hydride a força and not an acid when reacted with water ?, 2016).
Reactivitat i perills
El compost és un poderós agent reductor. Ataca el SiO2 en vidre. S'inflama a l'contacte amb F2, Cl2, Br2 i I2 gasosos (l'últim a temperatures superiors a 100 ° C), especialment en presència d'humitat, per formar HF, HCl, HBr i HI.
Reacciona amb sofre per donar Na2S i H2S. Pot reaccionar explosivament amb dimetilsulfòxid. Reacciona vigorosament amb acetilè, fins i tot a -60 ° C. És inflamable espontàniament en fluor.
Comença una reacció de polimerització en etil-2,2,3-trifluoropropionato, de tal manera que l'èster es descompon violentament. La presència en la reacció de succinat de dietil i trifluoroacetato d'etil, ha causat explosions (Sodium HYDRIDE, 2016).
El hidrur de sodi es considera corrosiu per a la pell o els ulls, a causa de l'potencial de subproductes càustics de les reaccions amb l'aigua.
En cas de contacte amb els ulls, aquests han de ser esbandits amb grans quantitats d'aigua, sota les parpelles durant a el menys 15 minuts i buscar atenció mèdica immediatament.
En cas de contacte amb la pell, raspallar immediatament i esbandir la zona afectada amb aigua. Busqui atenció mèdica si la irritació persisteix.
És nociu per ingestió a causa de la reacció a l'aigua. No induir el vòmit. S'ha de buscar atenció mèdica immediatament i transferir a la víctima a un centre mèdic.
La dispersió d'hidrur sòdic en oli no és pols. No obstant això, el material que reacciona pot emetre una boira càustica fina. En cas d'inhalació, s'ha d'esbandir la boca amb aigua i traslladar la víctima a un lloc amb aire fresc. S'ha de buscar atenció mèdica (Rhom and Hass inc., 2007).
usos
L'ús principal de l'hidrur de sodi és dur a terme reaccions de condensació i alquilació que es desenvolupen a través de la formació d'un carbanió (catalitzat per la base).
El hidrur de sodi en oli s'assembla als alcoholats sodi i sodi metàl·lic, en la seva capacitat per funcionar com un agent desprotonante al èster acetoacético, condensacions de Claisen, Stobbe, Dieckmann i altres reaccions relacionades. Posseeix avantatges marcades sobre altres agents de condensació en què:
- És una base més forta, que resulta en una desprotonació més directa.
- No es necessita excés.
- L'H2 produït dóna una mesura de l'extensió de la reacció.
- S'eliminen les reaccions secundàries com ara les reduccions.
Les alquilaciones d'amines aromàtiques i heterocícliques com ara 2-aminopiridina i fenotiazina s'aconsegueixen fàcilment amb un alt rendiment usant mescles de toluè-metilformamida. La concentració de dimetilformamida és una variable utilitzada per controlar la velocitat de reacció (HINCKLEY, 1957).
S'ha proposat l'ús d'hidrur de sodi per a l'emmagatzematge d'hidrogen per a ús en vehicles de cel·la de combustible, estant tancat l'hidrur en grànuls de plàstic que es trituren en presència d'aigua per alliberar l'hidrogen.
referències
- HINCKLEY, MD (1957). Manufacture, Handling, and Uses of Sodium Hydride. Advances in Chemistry, Vol. 19, 106-117.
- Mark Winter [The University of Sheffield and Webelements Ltd, U. (1993-2016). Sodium: sodium hydride. Retrieved from Webelements: webelements.com.
- National Center for Biotechnology Information. (Sf). PubChem Compound Database; CID = 24.758. Retrieved from PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Rhom and Hass inc. (2007, desembre). Sodium Hydride 60% Dispersion in Oil. Retrieved from dow.com.
- Royal Society of Chemistry. (2015). Sodium hydride. Retrieved from ChemSpider: chemspider.com.
- Sodium HYDRIDE. (2016). Retrieved from cameochemicals: cameochemicals.noaa.gov.
- Sodium hydride Formula - Sodium hydride Usis, Properties, Structure and Formula. (2005-2017). Retrieved from Softschools.com: softschools.com.
- Sodium HYDRIDE. (Sf). Retrieved from chemicalland21: chemicalland21.com.
- Why is solid sodium hydride a força and not an acid when reacted with water? (2016, abril 20). Retrieved from stackexchange: chemistry.stackexchange.com.