Nátrium-hidrid

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
nátrium-hidrid[2]
Sodium-hydride-3D-vdW.png
Nátrium-hidrid
Kémiai azonosítók
CAS-szám 7646-69-7
PubChem 24758
ChemSpider 23144
EINECS-szám 231-587-3
StdInChIKey MPMYQQHEHYDOCL-UHFFFAOYSA-N
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet NaH
Moláris tömeg 23,99771 g/mol
Megjelenés fehér vagy sárga anyag
Sűrűség 1,396 g/cm3
Olvadáspont 800 °C (bomlik)
Oldhatóság (vízben) reagál a vízzel
Oldhatóság oldódik a következő anyagokban: ammónia, benzol, CCl4, CS2
Törésmutató (nD) 1,470
Kristályszerkezet
Kristályszerkezet lapon centrált köbös (kősórács, cF8
Tércsoport Fm3m, No. 225
Koordinációs
geometria
oktaéderes (Na+)
oktaéderes (H)
Rácsállandó a = 498 pm Å
Termokémia
Std. képződési
entalpia
ΔfHo298
−56 kJ·mol−1[1]
Standard moláris
entrópia
So298
40 J·mol−1·K−1[1]
Veszélyek
MSDS külső MSDS
EU Index 001-003-00-X
NFPA 704
NFPA 704.svg
1
0
2
W
Lobbanáspont gyúlékony
Rokon vegyületek
Azonos anion lítium-hidrid
kálium-hidrid
Rokon vegyületek nátrium-borohidrid
Ha másként nem jelöljük, az adatok
az anyag standard állapotára vonatkoznak.
(25 °C, 100 kPa)

A nátrium-hidrid ionvegyület, képlete NaH. Elsősorban szerves szintézisekben használják erős bázikussága miatt. A sószerű hidridek közé tartozik, olyan ionvegyület, melyet H és Na+ ionok alkotnak. Szerves oldószerekben oldhatatlan (összhangban azzal a ténnyel hogy a H anion oldatokban nem fordul elő), de olvadt nátriumban oldódik. Oldhatatlansága miatt reakciói a szilárd anyag felületén mennek végbe.

Tulajdonsága, szerkezete[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Hidrogén és olvadt nátrium közvetlen reakciójával állítják elő.[3] A tiszta NaH színtelen, de a szennyezett mintái általában szürkék. Sűrűsége mintegy 40%-kal nagyobb a nátriuménál.

Kristályszerkezete – a többi alkálifém-hidridéhez hasonlóan – kősórács. A kristályában minden Na+ körül oktaéderesen hat H található. A Na−H és Na−F távolságok alapjánaA H (a NaH-ban 146 pm)és F (133 pm) ionsugara hasonló.[4].

„Inverz nátrium-hidrid”[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az úgynevezett „inverz nátrium-hidrid” nagyon különleges anyag, mivel benne Na és H+ ionok találhatóak. A Na alkalid anion, így az anyag abban különbözik a normál nátrium-hidridtől, hogy energiatartalma jóval nagyobb, mivel benne két elektron a hidrogénről a nátriumra van áthelyezve. Ennek az „inverz nátrium-hidridnek” egyik származéka jön létre adamanzán bázis jelenlétében. Ez a molekula irreverzibilisen magába zárja a H+ iont, és megvédi azt a Na alkalid anionnal történő kölcsönhatástól.[5] Elméleti számítások szerint még egy nem védett protonált tercier aminnak nátrium alkaliddal alkotott komplexe is metastabil lehet bizonyos oldószerek esetén, bár a reakció gátja kicsi lenne, és a megfelelő oldószer megtalálása sem lenne egyszerű.[6]

Felhasználása a szerves kémiában[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Erős bázisként[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A NaH-t a szerves kémiában elsősorban bázisként alkalmazzák.[7] Sok gyenge Brønsted-savtól képes protont felvenni, például alkoholoktól, fenoloktól, pirazoloktól, tioloktól, miközben a megfelelő nátriumszármazékot kapjuk.

Főleg a savas hidrogént tartalmazó szénatomok, mint az 1,3 dikarbonilvegyületek és származékaik, például a malonsav észterei esetén használatos. Az így kapott nátrium származékokat alkilezhetjük. Használják még karbonilvegyületek kondenzációs reakcióiban – például a Dieckmann-kondenzáció, Stobbe-kondenzáció, Darzens-kondenzáció és a Claisen-kondenzáció – katalizátorként. További, NaH-val deprotonálható szénatomok a szulfóniumsók és a dimetil-szulfoxid (DMSO). NaH-del kén ilidek állíthatók elő, melyeket azután fel lehet használni ketonok epoxiddá történő átalakításához.

Redukálószerként[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Képes redukálni egyes főcsoportbeli elemek vegyületeit, de a szerves kémiában hasonló reakciója nem ismert. Jelentős a bór-trifluoriddal történő reakciója, melynek során diborán és nátrium-fluorid keletkezik:[3]

6 NaH + 2 BF3 → B2H6 + 6 NaF

A diszilánok Si−Si és a diszulfidok S−S kötéseit is redukálja.

Szárítószerként[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Mivel vízzel gyorsan és irreverzibilisen reagál, felhasználható szerves oldószerek szárítására, bár erre a célra általában más anyagokat, például kalcium-hidridet használnak.

Hidrogén tárolására[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Felmerült, hogy üzemanyagcellás járművekben alkalmazzák hidrogénforrásként. Ha a műanyag pelletbe zárt anyagot víz jelenlétében összetörik, akkor a reakció során felszabadul a hidrogén.[8]

Gyakorlati kérdések[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A nátrium-hidridet többnyire 60%(w/w) nátrium-hidrid és olaj keverékének formájában forgalmazzák. Ez a diszperzió biztonságosabban kezelhető és mérhető ki, mint a tiszta NaH. Ebből a keverékből a szürke anyag tiszta formában pentánnal vagy THF-fel történő mosással állítható elő, ám a művelet során vigyázni kell, nehogy az oldószer által elragadott NaH szemcsék meggyulladjanak a levegőn. Az NaH reakcióit védőgáz, például nitrogén vagy argon alatt kell végezni. A NaH-et jellemzően THF-es szuszpenzió formájában használják, mivel ez az oldószer számos nátriumorganikus vegyületet szolvatál, de nem deprotonálódik.

Veszélyei[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A NaH öngyulladhat szobahőmérsékleten. Vízzel érintkezve hidrogén és NaOH keletkezik belőle, mely az egyik legerősebb lúg.

Fordítás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Ez a szócikk részben vagy egészben a Sodium hydride című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. ^ a b Zumdahl, Steven S.. Chemical Principles 6th Ed.. Houghton Mifflin Company (2009). ISBN 0-618-94690-X 
  2. Sablon:CLP Regulation
  3. ^ a b Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5.
  4. Wells, A.F. (1984). Structural Inorganic Chemistry, Oxford: Clarendon Press
  5. Mikhail Y. Redko et al. (2002.). „"Inverse Sodium Hydride":  A Crystalline Salt that Contains H+ and Na-”. J. Am. Chem. Soc. 124 (21), 5928–5929. o. DOI:10.1021/ja025655+.  
  6. Agnieszka Sawicka, Piotr Skurski, and Jack Simons (2003.). „Inverse Sodium Hydride: A Theoretical Study”. J. Am. Chem. Soc. 125 (13), 3954–3958. o. DOI:10.1021/ja021136v. PMID 12656631.  
  7. Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (Ed: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, New York. doi:10.1002/047084289.
  8. J. Philip DiPietro: Analysis of the Sodium Hydride-based Hydrogen Storage System being developed by PowerBall Technologies, LLC. US Department of Energy, Office of Power Technologies, 1999. október 1. (Hozzáférés: 2009. szeptember 1.)