Nátrium-hidrid
A mai világban a Nátrium-hidrid szokatlan jelentőségre tett szert a társadalomban. Akár a gazdaságra, akár a populáris kultúrára gyakorolt hatása miatt, akár a tudományos területen betöltött fontossága miatt, a Nátrium-hidrid minden korosztály és háttérrel rendelkező ember érdeklődési körébe tartozik. A történelem során a Nátrium-hidrid döntő szerepet játszott az emberiség evolúciójában, jelentős mérföldköveket jelölve meg, amelyek a civilizáció pályáját alakították. Ebben a cikkben megvizsgáljuk a Nátrium-hidrid különböző aspektusait és a különböző területekre gyakorolt hatását, elemezzük relevanciáját a jelenlegi kontextusban, és előrevetítjük a jövőbeni hatását.
| nátrium-hidrid[2] | |
 Nátrium-hidrid | |
| |
| Kémiai azonosítók | |
|---|---|
| CAS-szám | 7646-69-7 |
| PubChem | 24758 |
| ChemSpider | 23144 |
| EINECS-szám | 231-587-3 |
| SMILES | . |
| InChI | 1/Na.H/q+1;-1 |
| InChIKey | 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 ΔfH |
−56 kJ·mol−1[1] |
| Standard moláris entrópia S |
40 J·mol−1·K−1[1] |
| Veszélyek | |
| MSDS | külső MSDS |
| EU Index | 001-003-00-X |
| NFPA 704 |  1
0
2
|
| Lobbanáspont | gyúlékony |
| Rokon vegyületek | |
| Azonos anion | lítium-hidrid kálium-hidrid |
| Rokon vegyületek | nátrium-borohidrid |
| Ha másként nem jelöljük, az adatok az anyag standardállapotára (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak. | |
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
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 alapján a H− (a NaH-ban 146 pm)és F− (133 pm) ionsugara hasonló.[4]
„Inverz nátrium-hidrid”
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
Erős bázisként
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
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
Mivel vízzel gyorsan és irreverzibilisen reagál, felhasználható szerves oldószerek szárítására, bár erre a célra általában más anyagokat, például kalcium-hidridet használnak.
Hidrogén tárolására
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
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. A 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
A NaH öngyulladhat szobahőmérsékleten. Vízzel érintkezve hidrogén és NaOH keletkezik belőle, mely az egyik legerősebb lúg.
Jegyzetek
- ↑ a b Zumdahl, Steven S.. Chemical Principles 6th Ed.. Houghton Mifflin Company, A23. o. (2009). ISBN 0-618-94690-X
- ↑ Az Európai Parlament és a Tanács 1272/2008/EK rendelete ( 2008. december 16.) az anyagok és keverékek osztályozásáról, címkézéséről és csomagolásáról, VI. melléklet, 3. rész, 001-003-00-X indexszám (HL L 353., 2008.12.31., 1–1355. o.)
- ↑ a b Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5.
- ↑ Wells, A.F. (1984). Structural Inorganic Chemistry, Oxford: Clarendon Press
- ↑ 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+.
- ↑ 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.
- ↑ Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (Ed: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, New York. doi:10.1002/047084289.
- ↑ 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.)
Fordítás
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. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.