NATRIO BOROHIDRIDAS (NABH4): STRUKTŪRA, SAVYBĖS, PANAUDOJIMAS - CHEMIJA - 2025

Natrio borhidridas yra neorganinis kietos medžiagos cheminė formulė NaBH ₄ . Jis gali būti laikomas tipišku šarmų borohidridais ir yra labiausiai paplitęs iš jų. Tai balta kristalinė kieta medžiaga.

Kai nuo sąlyčio su vandeniu, NaBH ₄ gali generuoti šilumos ir vandenilio H ₂ , kuri yra nedegi, todėl ji turi būti tvarkomi atsargiai. Dėl natrio borohidrido lengvumo generuoti H ^- hidrido jonus jis yra vidutiniškai redukuojantis junginys, todėl jis šiuo tikslu plačiai naudojamas cheminėse reakcijose.

Natrio borhidridas, NaBH ₄ , kietas. Ondřej Mangl. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Jos redukuojančios savybės taip pat naudojamos popieriaus pramonėje, nes pagerina plaušienos ir popieriaus ryškumą ir stabilumo savybes, veikdamos prieš celiuliozės, pagrindinio popieriaus komponento, oksidaciją.

Kadangi jis gali lengvai sudaryti vandenilį esant vandeniui, taip pat ištirta galimybė jį naudoti kaip grįžtamąjį vandenilio šaltinį kuro elementuose.

Remiantis mažinančia savybe, jis naudojamas ir kitais tikslais, pavyzdžiui, farmacijos pramonėje.

Struktūra

Natrio borohidridas yra joninis junginys. Jis susidaro iš borohidrido anijono ^- prijungto prie natrio katijono Na ⁺ .

Anijonas ^- yra tetraedrinis.

Natrio borohidrido struktūra. Kemikungenas. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Jos Lewis struktūra yra tokia:

Lewis elektroninė NaBH ₄ struktūra . Autorius: Marilú Stea.

Nomenklatūra

-Natrio borohidridas

-Natrio tetrahidroboratas

-Natrio tetrahidruroboratas

Fizinės savybės

Fizinė būklė

Kristalinė balta kieta medžiaga.

Molekulinė masė

37,84 g / mol

Savaiminio užsidegimo temperatūra

∼ 220 ºC

Skilimo temperatūra

> 250 ºC

Tankis

1 074 g / cm ³ esant 20 ºC

Tirpumas

NaBH ₄ yra gana tirpsta vandenyje (55 g / 100 ml 25 ° C), kur jis yra iš dalies hidrolizuotas. Jis tirpsta tetrahidrofurane (THF) ir netirpsta dietilo eteryje.

Cheminės savybės

Natrio borohidridas ištirpsta vandenyje, kur pradinis skilimas arba hidrolizė lemia, kad tirpalas tampa bazinis, užkertant kelią tolesnei hidrolizei.

^- + H ₂ O → B (OH) ₃ + H ₂ ↑ + OH ^-

Tai paaiškinta, nes ^- sąveikauja su H ⁺ vandens, kur H ⁺ priima hidrido anijoninis H ^- suformuoti H ₂ . Galima sakyti, kad BH ₃ konkuruoja su H ⁺ dėl hidrido jono H ^- .

Rūgščioje terpėje hidrolizė yra baigta dėl H ⁺ jonų gausos .

NaBH ₄ yra stabilus sausame ore. Jis nėra nepastovus.

Dėl savo hidridų jonų natrio borohidridas yra redukuojantis junginys. Tai leidžia redukuoti C = O karbonilo grupę iki C-OH, tai yra, karbonilo junginius iki alkoholių.

NaBH ₄ savaime nesumažina C = C dvigubų jungčių, net ne konjuguotų su karbonilo grupėmis –C = CC (= O) -.

Tačiau, susilietus su protoninėmis rūgštimis (tokiomis kaip HCl) arba Lewis rūgštimis (tokiomis, kaip BCl ₃ arba AlCl ₃ ), _susidaro diboranas B ₂ H ₆ . Ir jei ši reakcija vykdoma dalyvaujant organiniams junginiams, turintiems C = C dvigubus ryšius, diboranas B ₂ H ₆ vykdo šių hidroboraciją.

Esant tinkamiems katalizatoriams ir specifinėms sąlygoms, natrio borohidridas gali sumažinti įvairių tipų funkcines grupes.

Pavojai

Hidrolizės reakcijos karščio vandenyje pakanka, kad jame susidarytų vandenilis. Taigi svarbu elgtis atsargiai.

NaBH ₄ lengvai užsidega ir lengvai dega.

Gavimas

Tipiškas preparatas reakcija NaBH ₄ yra su natrio hidrido NaH ir B (OCH ₃ ) ₃ esant maždaug 250 ° C temperatūroje:

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

Programos

Mažinant chemines reakcijas

Kaip H šaltinio ^- jonų , NaBH ₄ yra junginio redukavimą ir yra naudojamas, gaunant kitus cheminius junginius. Tam jis naudojamas aprotiniuose poliniuose tirpikliuose, ty be H ⁺ protonų , tokių kaip dimetilsulfoksidas, heksametilfosforamidas ir dimetilformamidas.

Jis naudojamas kaip reduktorius tiek organinėse, tiek neorganinėse cheminėse reakcijose.

Tai leidžia redukuoti aldehidus į pirminius alkoholius, o ketonus - į antrinius alkoholius.

Tai taip pat redukuoja alkilhalogenidus iki angliavandenilių, tokių kaip jododekanas iki dekano, bromenddekano rūgštis iki undekano rūgštis, o chlorododekanas - iki dodekanas.

Jei jis veikia vienas, redukcija neturi įtakos kitoms funkcinėms grupėms, tokioms kaip esteris, karboksirūgštis, nitrilas ir sulfonas.

Jo savybė ne sumažinti C = C dvigubomis jungtimis, o ne net ir tie, konjuguoto su karbonilo grupėmis -C = CC (= O) -, leidžia paruošti nesočiųjų alkoholiai -C = C-CH ₂ -OH.

Norint redukuoti nitrintus aromatinius junginius iki jų atitinkamų anilinų, reikia katalizatorių, tokių kaip kobaltas arba alavo chloridas. Sumažina disulfidus iki tiolių.

Esant tinkamoms sąlygoms ir katalizatoriams, tai leidžia sumažinti karboksirūgščių, esterių, amidų, nitrilų, iminų, epoksidų ir net dvigubų ir trigubų jungčių skaičių.

Gaminant H

NaBH ₄ galima paversti kuro elementu.

NaBH ₄ į šarminio KOH arba NaOH tirpalu buvimą yra hidrolizuotas ir gamina vandenilio H ₂ kuris gali būti naudojamas kaip kuras polimerinės elektrolitų kuro elementų.

Jis taip pat ištirtas kaip grįžtamoji H ₂ laikymo medžiaga .

NaBH ₄ nanodalelės yra sintetinamos ir stabilizuojamos paviršinio aktyvumo medžiaga. Po gydymo su Nicl ₂ , apsauginis sluoksnis arba danga yra suformuotas, kad reguliuoja H išsiskyrimą ₂ yra visiškai grįžtamojo būdu.

Ši nauja nanometrinės medžiaga leistų H naudoti ₂ pagamintas iš atsinaujinančių būdu švarų kurą.

Vandenilio kuro elementais varoma transporto priemonė. Dr. Arturas Braunas („Arturbraun“). Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Celiuliozės ir popieriaus pramonėje

Natrio borohidridas naudojamas pagerinti plaušienos ir popieriaus blizgesį ir kitas fizines savybes.

Popieriaus celiuliozinės matricos skaidymas vyksta sudėtingais procesais, apimančiais oksidaciją. Hidroksilo grupės yra oksiduojamos į karbonilą ir karboksilą, dėl to pasikeičia popierius ir sumažėja jo fizinės savybės.

Gryninant Celiuliozės ar popieriaus su NaBH ₄ , ji sumažina aldehidų ir ketonų į -OH grupių nepaveikiant rūgštines karboksirūgščių grupių, didinti stabilumą ir blizgesio, esant didesnei nei pradinės vertės.

NaBH ₄ pagerina popieriaus blizgesį. Autorius: „Rawpixel“. Šaltinis: „Pixabay“.

Įvairiais atvejais

Natrio borohidridas naudojamas nuotekoms valyti, kaip skonį gerinanti priemonė maisto ir gėrimų pramonėje, kaip danga ir paviršiaus apdorojimui, tabako gamyboje, farmacijos, tekstilės ir pramonės pramonėje. Oda.

Nuorodos

1. Christianas, L. L. ir Aguey-Zinsou, K.-F. (2012). „Core-Shell“ strategija, leidžianti pasiekti aukštą NaBH ₄ vandenilio kaupimo pajėgumą . „ACS Nano 2012“, 6, 9, 7739-7751. Atkurta iš pubs.acs.org.
2. Nora de Souza, MV ir Alves V., TR (2006). Naujų metodų, tarpininkaujant natrio borohidridui, sumažinant įvairių klasių junginius. App. Organometal. Chem., 2006; 20: 798-810. Atkurta iš onlinelibrary.wiley.com.
3. Imamoto, T. (1991). Sumažinimas. Natrio borohidridas. Visapusiškoje organinėje sintezėje. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
4. Tang, LC (1986) Popieriaus stabilizavimas apdorojant natrio borohidridu. Istorinėje tekstilės ir popieriaus medžiagoje. 24 skyrius. 427–441 puslapiai. Pažanga chemijoje, 212 tomas. Atkurta iš pubs.acs.org.
5. Cotton, F. Albert ir Wilkinson, Geoffrey. (1980). Pažangi neorganinė chemija. Ketvirtasis leidimas. Johnas Wiley ir sūnūs.
6. Morrisonas, Robertas Thorntonas; ir Boydas, Robertas Neilsonas. 1992. Organinė chemija. „Prentice-Hall“. ISBN 81-203-0765-8.
7. JAV nacionalinė medicinos biblioteka. (2019 m.). Natrio borohidridas. Atkurta iš: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.