BOROHYDRID SODNÝ (NABH4): STRUKTURA, VLASTNOSTI, POUŽITÍ - CHEMIE - 2025

Borohydrid sodný je anorganická pevná látka s chemickým vzorcem NaBH ₄. Může být považován za zástupce alkalických borohydridů a je nejběžnějším z nich. Je to bílá krystalická pevná látka.

Při styku s vodou, NaBH ₄ může generovat teplo a vodík H ₂, který je hořlavý, a proto je třeba zacházet velmi opatrně. Kvůli snadnosti, s jakou může vytvářet H ^- hydridové ionty, je borohydrid sodný mírně redukující sloučeninou, a proto se k tomuto účelu široce používá v chemických reakcích.

Borohydrid sodný, NaBH ₄, pevné látky. Ondřej Mangl. Zdroj: Wikimedia Commons.

Jeho redukční vlastnost se také používá v papírenském průmyslu, protože zlepšuje jas a stabilitu charakteristických vlastností buničiny a papíru působením proti oxidaci celulózy, hlavní složky papíru.

Protože může snadno tvořit vodík v přítomnosti vody, byla také zkoumána možnost jeho použití jako reverzibilního zdroje vodíku v palivových článcích.

Má jiné využití, vše na základě své redukční vlastnosti, například ve farmaceutickém průmyslu.

Struktura

Borohydrid sodný je iontová sloučenina. Je tvořen anhydridem borohydridu ^- připojeným k sodnému kationtu Na ⁺.

Anion ^- je tetrahedral.

Struktura borohydridu sodného. Kemikungen. Zdroj: Wikimedia Commons.

Jeho Lewisova struktura je následující:

Lewis elektronická struktura NaBH ₄. Autor: Marilú Stea.

Nomenklatura

-Borohydrid sodný

- tetrahydroborát sodný

-Tetrahydruroborát sodný

Fyzikální vlastnosti

Fyzický stav

Krystalická bílá pevná látka.

Molekulární váha

37,84 g / mol

teplota samovznícení

∼ 220 ° C

Teplota rozkladu

> 250 ° C

Hustota

1074 g / cm ³ při 20 ° C

Rozpustnost

NaBH ₄ je zcela rozpustný ve vodě (55 g / 100 ml při 25 ° C), kde se částečně hydrolyzuje. Je rozpustný v tetrahydrofuranu (THF) a nerozpustný v diethyletheru.

Chemické vlastnosti

Borohydrid sodný se rozpustí ve vodě, kde prochází počátečním rozkladem nebo hydrolýzou, díky které je roztok zásaditý a brání další hydrolýze.

^- + H ₂ O → B (OH) ₃ + H ₂ ↑ + OH ^-

To je vysvětleno, protože ^- interaguje s H ⁺ vody, kde H ⁺ bere hydridového aniontovou H ^- za vzniku H ₂. Dá se říci, že BH ₃ konkuruje H ⁺ pro hydridového iontu H ^-.

V kyselém médiu je hydrolýza úplná kvůli množství iontů H ⁺.

NaBH ₄ je stabilní v suchém vzduchu. Není to volatilní.

Kvůli obsahu hydridových iontů je borohydrid sodný redukující sloučenina. Umožňuje redukci karbonylové skupiny C = O na C-OH, tj. Karbonylové sloučeniny na alkoholy.

NaBH ₄ sám o sobě nesnižuje C = C dvojné vazby, a to i těch, konjugovaná s karbonylovými skupinami -C = CC (= O) -.

Nicméně, při kontaktu s protonové kyseliny (jako je kyselina chlorovodíková) nebo Lewisovy kyseliny (jako je Bcl ₃ nebo AlCl ₃), diboran B ₂ H _{je tvořen 6}. A je-li tato reakce se provádí v přítomnosti organických sloučenin s C = C dvojných vazeb, diboranu B ₂ H ₆ provádí hydroborací nich.

V přítomnosti vhodných katalyzátorů a specifických podmínek může borohydrid sodný redukovat různé typy funkčních skupin.

Rizika

Teplo hydrolytické reakce ve vodě je dostatečné k zapálení vodíku, který se v ní vytváří. Při manipulaci je proto důležité postupovat opatrně.

NaBH ₄ se snadno vznítí a snadno hoří.

Získání

Typická příprava Reakce NaBH _4, je s hydridem sodným NaH a B (OCH ₃) _3, při teplotě asi 250 ° C:

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

Aplikace

Při redukci chemických reakcí

Jako zdroj H ^- iontů, NaBH ₄ je redukční sloučeniny a používá se pro přípravu jiných chemických sloučenin. K tomu se používá v aprotických polárních rozpouštědlech, tj. Bez H ⁺ protonů, jako je dimethylsulfoxid, hexamethylfosforamid a dimethylformamid.

Používá se jako redukční činidlo v organických i anorganických chemických reakcích.

Umožňuje redukovat aldehydy na primární alkoholy a ketony na sekundární alkoholy.

Rovněž redukuje alkylhalogenidy na uhlovodíky, jako je jododekan na dekan, bromoundekanová kyselina na undekanovou kyselinu a chlorododekan na dodekan.

Pokud působí samostatně, redukce neovlivňuje jiné funkční skupiny, jako je ester, karboxylová kyselina, nitril a sulfon.

Jeho vlastnost není snížení C = C dvojné vazby, a to i těch, konjugovaná s karbonylovými skupinami -C = CC (= O) -, umožňuje přípravu nenasycených alkoholů -C = C-CH ₂ -OH.

K redukci nitrovaných aromatických sloučenin na jejich odpovídající aniliny je nutná přítomnost katalyzátorů, jako je kobalt nebo chlorid cínu. Snižuje disulfidy na thioly.

V přítomnosti vhodných podmínek a katalyzátorů umožňuje redukci karboxylových kyselin, esterů, amidů, nitrilů, iminů, epoxidů a dokonce dvojných a trojných vazeb.

Při výrobě H

NaBH ₄ může být převedena do palivového článku.

NaBH ₄ v přítomnosti alkalického roztoku hydroxidu draselného nebo hydroxidu sodného hydrolyzuje a vytváří vodík H _2, který může být použit jako palivo v palivovém článku polymerního elektrolytu.

Také byly zkoumány jako reverzibilní akumulačního materiálu pro H ₂.

NaBH ₄ Nanočástice jsou syntetizovány a stabilizován povrchově aktivní látkou. Po ošetření Nicl ₂, ochranná vrstva nebo povlak je vytvořen, který reguluje uvolňování H ₂ ve zcela reverzibilní způsobem.

Tato nová nanometrických materiál by umožnit použití H ₂ jako čistého paliva vyrobeného z obnovitelných zdrojů způsobem.

Vozidlo s vodíkovým palivovým článkem. Dr. Artur Braun (Arturbraun). Zdroj: Wikimedia Commons.

V celulózovém a papírenském průmyslu

Borohydrid sodný se používá ke zlepšení lesku a dalších fyzikálních vlastností buničiny a papíru.

K degradaci celulózové matrice papíru dochází složitými procesy, které zahrnují oxidaci. Hydroxylové skupiny jsou oxidovány na karbonyl a karboxyl, což vede ke změně zabarvení papíru a ke snížení jeho fyzikálních vlastností.

Zpracováním buničiny nebo papíru s NaBH ₄, snižuje aldehydů a ketonů na -OH skupin bez ovlivnění kyselé karboxylové skupiny, zlepšení stability a lesk při vyšší než počáteční hodnoty.

NaBH ₄ zlepšuje lesk papíru. Autor: Rawpixel. Zdroj: Pixabay.

Při různých použitích

Borohydrid sodný se používá k čištění odpadních vod, jako činidla zvyšujícího chuť a vůni v potravinářském a nápojovém průmyslu, jako povlakového činidla a pro povrchovou úpravu, při výrobě tabáku, ve farmaceutickém, textilním a průmyslovém průmyslu. Kůže.

Reference

1. Christian, ML a Aguey-Zinsou, K.-F. (2012). Strategie Core-Shell vedoucí k vysoké reverzibilní skladovací kapacitě vodíku pro NaBH ₄. ACS Nano 2012, 6, 9, 7739-7751. Obnoveno z pubs.acs.org.
2. Nora de Souza, MV a Alves V., TR (2006). Nedávné metodiky zprostředkované borohydridem sodným při redukci různých tříd sloučenin. Aplikace Organometal. Chem. 2006; 20: 798-810. Obnoveno z webu onlinelibrary.wiley.com.
3. Imamoto, T. (1991). Snížení. Borohydrid sodný. V Komplexní organické syntéze. Obnoveno z sciposedirect.com.
4. Tang, LC (1986) Stabilizace papíru pomocí úpravy hydridoboritanem sodným. V historických textilních a papírových materiálech. Kapitola 24. Stránky 427-441. Advances in Chemistry, Svazek 212. Obnoveno z pubs.acs.org.
5. Cotton, F. Albert a Wilkinson, Geoffrey. (1980). Pokročilá anorganická chemie. Čtvrté vydání. John Wiley a synové.
6. Morrison, Robert Thornton; a Boyd, Robert Neilson. 1992. Organic Chemistry. Prentice-Hall. ISBN 81-203-0765-8.
7. Americká národní lékařská knihovna. (2019). Borohydrid sodný. Obnoveno z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.