Natriumborohydrid (NABH4) struktur, egenskaper, användningar

han natriumbor Det är ett oorganiskt fasta ämnen vars kemiska formel är NABH₄. Det kan betraktas som representativt för alkaliska borohydruros och är den vanligaste av dessa. Det är ett kristallint vitt fast ämne.

Vid kontakt med vatten, nabh₄ kan generera värme och väte h₂ vilket är bränsle, så det måste hanteras med försiktighet. För den enkelhet som den kan generera hydridjoner h^-, Natriumbor är en måttligt reducerande förening, så den används ofta i kemiska reaktioner för detta ändamål.

Natriumborhydrid, nabh₄, fast. Ondřej Mangl [Public Domain]. Källa: Wikimedia Commons.

Dess reducerande egenskap används också i pappersindustrin, eftersom den gör det möjligt att förbättra egenskaperna för ljusstyrka och stabilitet hos massa och papper när man verkar mot oxidationen av cellulosa, huvudkomponenten i papperet.

Eftersom det i närvaro av vatten lätt kan bilda väte har möjligheten att använda det som en reversibel vätekälla i bränsleceller också undersökts.

Den har andra användningsområden baserat på sin minskning av egendom, till exempel inom läkemedelsindustrin.

[TOC]

Strukturera

Natriumbor är en jonisk förening. Det bildas av borohydridanjon [BH₄]^- Tillsammans med natrium -katjonen⁺.

Anjonen [bh₄]^- Det är tetraedralt.

Natriumborohydridstruktur. Kemikungen [allmän domän]. Källa: Wikimedia Commons.

Lewis -strukturen är som följer:

Nabh Lewis elektronisk struktur₄. Författare: Marilú Stea.

Nomenklatur

-Natriumbor

-Natriumtetrahydroat

-Natriumtetrahydurorat

Fysikaliska egenskaper

Fysiskt tillstånd

Kristallint vitt fast ämne.

Molekylvikt

37,84 g/mol

Självriktningstemperatur

∼ 220 ºC

Nedbrytningstemperatur

> 250 ºC

Densitet

1 074 g/cm³ vid 20 ºC

Kan tjäna dig: Grignard Reagent: Förberedelse, applikationer, exempel

Löslighet

Nabh₄ Det är ganska lösligt i vatten (55 g/100 ml vid 25 ° C), där delvis hydrolyserar. Det är lösligt i tetrahydrofurano (THF) och är olöslig i dietyleter.

Kemiska egenskaper

Natriumbor är upplöst i vatten, där den lider av en initial sönderdelning eller hydrolys som gör lösningen grundläggande, vilket förhindrar efterföljande hydrolys.

[BH₄]^- + H₂O → B (OH)₃ + H₂↑ + oh^-

Detta förklaras eftersom [bh₄]^- interagera med h⁺ Av vatten, där h⁺ Ta en hydrid h anjon^- Att bilda H₂. Det kan sägas att BH₃ Tävlar med H⁺ För hydrid h^-.

I sur mediumhydrolys är fullständig på grund av överflödet av hjoner⁺.

Nabh₄ Det är stabilt i torr luft. Det är inte flyktigt.

På grund av dess hydridjoninnehåll är natriumbor en reducerande förening. Det gör det möjligt att minska karbonylgruppen C = O A C-OH, det vill säga karbonylföreningar till alkoholer.

Nabh₄ På egen hand minskar det inte dubbelbindningar c = c, inte ens konjugaten med karbonylgrupper -c = c -c (= o)-.

Men när du kommer i kontakt med protonsyror (som HCl) eller Lewis -syror (som BCL₃ eller alcl₃) Diborano B bildas₂H₆. Och om denna reaktion utförs i närvaro av organiska föreningar med dubbelbindningar C = C Diborano B₂H₆ Utför hydrobacion av dessa.

I närvaro av lämpliga katalysatorer och specifika tillstånd kan natriumbor minska olika typer av funktionella grupper.

Risker

Värmen för hydrolysreaktionen i vatten räcker för att slå på väte som bildas i den. Så det är viktigt att vara försiktig när man manipulerar det.

Nabh₄ Det är lätt på och bränns lätt.

Erhållande

Den typiska NABH -beredningsreaktionen₄ Det är genom natriumhydrid NAH och B (OCH₃)₃ Vid en temperatur av cirka 250 ºC:

Det kan tjäna dig: vattenelektrolys

4 nah + b (Och₃)₃ → Nabh₄ + 3 Naoch₃

Ansökningar

I kemiska reaktioner av reduktion

För att vara en källa till hones h^-, Nabh₄ Det är en reducerande förening och används för att framställa andra kemiska föreningar. För att göra detta används det i apratotiska polära lösningsmedel, det vill säga utan H -protoner⁺, såsom dimetylsulfoxid, hexametylfosfor och dimetyloformamid.

Det används som ett reducerande medel i både organiska och oorganiska kemi reaktioner.

Det gör det möjligt att minska aldehydos till primära alkoholer och ketoner till sekundära alkoholer.

Det reducerar också alkylhalogenider till kolväten som jododan till Dean.

Om den verkar ensam, påverkar inte reduktionen andra funktionella grupper som ester, karboxylsyra, nitril och sulfon.

Dess egenskap att inte minska dubbelbindningar c = c, inte ens konjugaten med karbonylgrupper -c = c-c (= o)-gör att du kan förbereda omättade alkoholer -C = c-ch₂-Åh.

För att reducera aromatiska föreningar nitrados till deras motsvarande aniliner krävs förekomsten av katalysatorer såsom koboltklorid eller tenn. Minska disulfider till tioles.

I närvaro av lämpliga förhållanden och katalysatorer gör det möjligt att minska karboxylsyror, estrar, mellan, nitrils, imin, epoxider och till och med dubbla och trippelbindningar.

I H₂ I bränsleceller

Nabh₄ Det kan förvandlas till en bränslecell.

Nabh₄ I närvaro av en alkalisk lösning av KOH eller NaOH är den hydrolyserad och producerar väte H₂ som kan användas som bränsle i ett polymera elektrolytbränslebatteri.

Det har också undersökts som H -material för H -lagring av H₂ reversibelt.

NABH -nanopartiklar syntetiseras₄ och stabilisera med ett ytaktigt medel. Efter en behandling med NICL₂ Ett skyddande skikt eller beläggning bildas som reglerar frisättningen av h₂ helt reversibelt.

Det kan tjäna dig: Silvernitrat (AgNO3): Struktur, egenskaper, användningsområden, toxicitet

Detta nya nanometriska material skulle möjliggöra användning av H₂ Som ett rent och förnybart bränsle producerat.

Fordon som fungerar med vätebränslecell. Doktor. Artur Braun (Arturbraun) [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/4.0)]. Källa: Wikimedia Commons.

Inom massa- och pappersindustrin

Natriumbor används för att förbättra ljusstyrkan och andra fysiska egenskaper hos massa och papper.

Nedbrytningen av cellulosamatrisen i papperet sker genom komplexa processer som involverar oxidation. Hydroxylgrupper oxiderar karbonyl och karboxyl, detta leder till pappers missfärgning och minskade fysiska egenskaper.

När du behandlar massan eller papperet med NABH₄, Detta reducerar aldehydos och ketoner till grupper -OH utan att påverka syra karboxylgrupper, vilket förbättrar stabilitet och ljusstyrka till värden större än initialerna.

Nabh₄ gör det möjligt att förbättra pappersljusstyrkan. Författare: RawPixel. Källa: Pixabay.

I flera användningsområden

Natriumbor används för att behandla avloppsvatten, som ett smakfullt medel i livsmedels- och dryckesindustrin, som ett beläggningsmedel och för behandling av ytor, i produktion av tobak, i läkemedels-, textilindustrin läderläder.

Referenser

1. Christian, m.L. och aguey-zinsou, k.-F. (2012). Kärnskalstrategi som leder till hög reversibel väte-lagringskapacitet för NABH₄. ACS Nano 2012, 6, 9, 7739-7751. Återhämtat sig från pubar.ACS.org.
2. Nora de Souza, M.V. och Alves V., T.R. (2006). Nya metoder medierade av natriumborohydrid i reduktion av olika klasser av föreningar. App. Organometal. Kem. 2006; 20: 798-810. Hämtad från online -biblioteket.Wiley.com.
3. Imamoto, t. (1991). Minskning. Natriumborhydrid. Genom att förstå organisk syntes. Återhämtat sig från Scientedirect.com.
4. Tang, l.C. (1986) Stabilisering av papper genom natriumborohydridbehandling. I historiska textil- och pappersmaterial. Kapitel 24. Sidorna 427-441. Framsteg inom kemi, volym 212. Återhämtat sig från pubar.ACS.org.
5. Bomull, f. Albert och Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avancerad oorganisk kemi. Fjärde upplagan. John Wiley & Sons.
6. Morrison, Robert Thornton; och Boyd, Robert Neilson. 1992. Organisk kemi. Prentice-hall. ISBN 81-203-0765-8.
7. ELLER.S. National Library of Medicine. (2019). Natriumborhydrid. Återhämtat sig från: pubchem.Ncbi.Nlm.Nih.Gov.