NATRIJEV BOROHIDRID (NABH4): ZGRADBA, LASTNOSTI, UPORABE - KEMIJA - 2025

Natrijev borohidrid anorganska trdna snov kemijsko formulo NaBH ₄ . Lahko ga štejemo za reprezentančnega alkalijskega borohidrida in je med njimi najpogostejši. Je bela kristalna trdna snov.

Ko v stiku z vodo, NaBH ₄ lahko ustvarjajo toploto in vodika H ₂ katerem je gorljiva, zato je treba ravnati previdno. Natrijev borohidrid zaradi enostavnosti, s katero lahko tvori H ^- hidridne ione , zmerno reducira spojino, zato se v ta namen pogosto uporablja v kemičnih reakcijah.

Natrijev borohidrid, NaBH ₄ , trden. Ondřej Mangl. Vir: Wikimedia Commons.

Zmanjšanje lastnosti se uporablja tudi v papirni industriji, saj izboljšuje svetlost in stabilnost lastnosti celuloze in papirja, saj deluje proti oksidaciji celuloze, glavni sestavni del papirja.

Ker v vodi lahko zlahka tvori vodik, je bila preučena tudi možnost njegove uporabe kot reverzibilnega vira vodika v gorivnih celicah.

Ima druge namene, ki temeljijo na zmanjšanju lastnosti, na primer v farmacevtski industriji.

Struktura

Natrijev borohidrid je ionska spojina. Nastane z anionom borohidrida ^- vezan na natrijev kation Na ⁺ .

Anion ^- je tetraedrski.

Struktura natrijevega borohidrida. Kemikungen. Vir: Wikimedia Commons.

Njegova struktura Lewisa je naslednja:

Lewisova elektronska struktura NaBH ₄ . Avtor: Marilú Stea.

Nomenklatura

-Natrijev borohidrid

-Natrijev tetrahidroborat

-Natrijev tetrahidruroborat

Fizične lastnosti

Fizično stanje

Kristalno bela trdna snov.

Molekularna teža

37,84 g / mol

Temperatura samovžiga

∼ 220 ºC

Temperatura razpadanja

> 250 ° C

Gostota

1,074 g / cm ³ pri 20 ° C

Topnost

NaBH ₄ je precej topen v vodi (55 g / 100mL pri 25 ° C), kjer je delno hidroliziran. Topen je v tetrahidrofuranu (THF) in netopen v dietil etru.

Kemijske lastnosti

Natrijev borohidrid se raztopi v vodi, kjer se podvrže začetnemu razpadu ali hidrolizi, zaradi česar je raztopina bazična, kar preprečuje nadaljnjo hidrolizo.

^- + H ₂ O → B (OH) ₃ + H ₂ ↑ + OH ^-

To je mogoče razložiti, ker ^- sodeluje s H ⁺ vode, kjer H ⁺ traja hidridni anion H ^- da se tvori H ₂ . Lahko rečemo, da BH ₃ konkurira H ⁺ za hidridni ion H ^- .

V kislem mediju je zaradi obilja H ⁺ ionov hidroliza popolna .

NaBH ₄ je stabilen na suhem zraku. Ni nestanovitna.

Natrijev borohidrid je zaradi vsebnosti hidridnih ionov reduktivna spojina. Omogoča reduciranje karbonilne skupine C = O na C-OH, torej karbonilne spojine na alkohole.

NaBH ₄ sam po sebi ne zmanjša dvojnih vezi C = C, niti tistih, ki so konjugirani s karbonilnimi skupinami -C = CC (= O) -.

Vendar pa pri stiku z protonskih kislin (kot HCl) ali Lewisovih kislin (kot bcl ₃ ali ALCL ₃ ), Diboran B ₂ H _{6 tvorjen} . In če to reakcijo izvedemo v prisotnosti organskih spojin z C = C dvojnimi vezmi, diboran B ₂ H ₆ izvede hidro hidrobiranje le-teh.

V prisotnosti ustreznih katalizatorjev in specifičnih pogojev lahko natrijev borohidrid zmanjša različne vrste funkcionalnih skupin.

Tveganja

Toplota reakcije hidrolize v vodi zadostuje za vžiganje vodika, ki nastane v njej. Zato je pri ravnanju z njim previdno.

NaBH ₄ se zlahka vžge in zlahka gori.

Pridobitev

Tipični pripravek reakcijo NaBH ₄ je z natrijevim hidridom NaH in B (OCH ₃ ) ₃ pri temperaturi okoli 250 ° C:

4 NaH + B (OCH ₃ ) ₃ → NaBH ₄ + 3 NaOCH ₃

Prijave

Pri zmanjšanju kemijskih reakcij

Kot vir H ^- ionov je NaBH ₄ reducirna spojina in se uporablja za pripravo drugih kemičnih spojin. Za to se uporablja v aprotičnih polarnih topilih, torej brez H ⁺ protonov , kot so dimetil sulfoksid, heksametilfosforamid in dimetilformamid.

Uporablja se kot reducent tako pri organskih kot anorganskih kemijskih reakcijah.

Omogoča zmanjšanje aldehidov v primarne alkohole in ketone v sekundarne alkohole.

Prav tako zmanjša alkilne halogenide na ogljikovodike, kot jododekan na dekan, bromoundekanojsko kislino na undekanojsko kislino in klorododekan na dodekan.

Če deluje sam, zmanjšanje ne vpliva na druge funkcionalne skupine, kot so ester, karboksilna kislina, nitril in sulfon.

Njegova lastnost ne zmanjšuje C = C dvojno vez, niti tisti, konjugiran s karbonilnimi skupinami -C = CC (= O) -, omogoča pripravo nenasičenih alkoholov -C = C-CH ₂ OH.

Za zmanjšanje nitriranih aromatičnih spojin na njihove ustrezne aniline je potrebna prisotnost katalizatorjev, kot sta kobalt ali kositer klorid. Zmanjša disulfide v tiole.

V prisotnosti ustreznih katalizatorjev in pogojev omogoča zmanjšanje karboksilnih kislin, estrov, amidov, nitrila, iminov, epoksidov in celo dvojnih in trojnih vezi.

V proizvodnji H

NaBH ₄ se lahko pretvori v gorivno celico.

NaBH ₄ v prisotnosti alkalne raztopine KOH ali NaOH hidrolizira in proizvaja vodik H ₂ , ki se lahko uporablja kot gorivo v gorivno celico polimer elektrolitov.

Preučeno je bilo tudi kot reverzibilno skladiščenje snovi za H ₂ .

Nanodelci NaBH ₄ se sintetizirajo in stabilizirajo s površinsko aktivnim sredstvom. Po obdelavi z Nicl ₂ , zaščitno plast ali prevleka oblikovana ki uravnava sproščanje H ₂ na popolnoma reverzibilni način.

Ta nova nanometrskih gradivo bi omogočilo uporabo H ₂ kot čisto gorivo, proizvedeno v obnovljive način.

Vozilo na vodikove gorivne celice. Artur Braun (Arturbraun). Vir: Wikimedia Commons.

V celulozni in papirni industriji

Natrijev borohidrid se uporablja za izboljšanje sijaja in drugih fizikalnih lastnosti celuloze in papirja.

Razgradnja celulozne matrice papirja se pojavi s kompleksnimi procesi, ki vključujejo oksidacijo. Hidroksilne skupine oksidirajo v karbonil in karboksil, kar vodi v razbarvanje papirja in zmanjšanje njegovih fizikalnih lastnosti.

Z obdelavo celuloze ali papirja z NaBH ₄ zmanjšuje aldehide in ketone v -OH skupine, ne da bi to vplivalo na skupine karboksilne kisline, izboljšalo stabilnost in sijaj pri višjih od začetnih vrednosti.

NaBH ₄ izboljšuje sijaj papirja. Avtor: Rawpixel. Vir: Pixabay.

V različnih vrstah uporabe

Natrijev borohidrid se uporablja za čiščenje odpadne vode, kot sredstvo za izboljšanje okusa v industriji hrane in pijač, kot sredstvo za oblaganje in za površinsko obdelavo, v proizvodnji tobaka, v farmacevtski, tekstilni in industrijski industriji. Usnje.

Reference

1. Christian, ML in Aguey-Zinsou, K.-F. (2012). Strategija jedrne lupine vodi do visoke reverzibilne zmogljivosti skladiščenja vodika za NaBH ₄ . ACS Nano 2012, 6, 9, 7739-7751. Pridobljeno iz pubs.acs.org.
2. Nora de Souza, MV in Alves V., TR (2006). Najnovejše metodologije, ki jih je posredoval natrijev borohidrid pri redukciji različnih razredov spojin. App Organometal. Chem. 2006; 20: 798-810. Pridobljeno iz spletnega spletnega naslova.wiley.com.
3. Imamoto, T. (1991). Zmanjšanje. Natrijev borohidrid. V celoviti organski sintezi. Pridobljeno od sciencedirect.com.
4. Tang, LC (1986) Stabilizacija papirja z obdelavo z natrijevim borohidridom. V zgodovinskem tekstilu in papirju. Poglavje 24. Strani 427–441. Napredki v kemiji, letnik 212. Pridobljeno iz pubs.acs.org.
5. Cotton, F. Albert in Wilkinson, Geoffrey. (1980). Napredna anorganska kemija. Četrta izdaja. John Wiley & Sons.
6. Morrison, Robert Thornton; in Boyd, Robert Neilson. 1992. Organska kemija. Dvorana Prentice. ISBN 81-203-0765-8.
7. Ameriška nacionalna medicinska knjižnica. (2019). Natrijev borohidrid. Pridobljeno: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.