Hydrid sodný je anorganická sloučenina vzorce NaH. Má iontovou vazbu mezi sodíkem a hydridem. Jeho struktura je znázorněna na obrázku 1. Představuje salinické hydridy, což znamená, že se jedná o hydrid podobný soli, složený z iontů Na + a H-, na rozdíl od molekulárnějších hydridů, jako je boran, methan, amoniak a vodu.
Krystalová struktura má koordinační číslo 6, kde každá molekula sodíku je obklopena 8 hydridovými ionty představujícími oktaedrální tvar a je znázorněna na obrázku 2 (Mark Winter [University of Sheffield and WebElements Ltd, 1993-2016).
Struktura hydridu sodného.
Obrázek 2. Krystalová struktura hydridu sodného.
Sloučenina se připravuje přímou reakcí mezi plynným sodíkem a vodíkem (vzorec hydridu sodného - použití hydridu sodného, vlastnosti, struktura a vzorec, 2005–2017) takto:
H2 + 2Na → 2NaH
Hydrid sodný se komerčně prodává ve formě disperze 60% hmotn./hmotn. (V hmotnostních procentech) v minerálním oleji pro bezpečnou manipulaci (HYDIDE SODNÝ, nd).
Fyzikální a chemické vlastnosti hydridu sodného
Hydrid sodný je bílá pevná látka, je-li čistá, i když má obvykle šedou nebo stříbrnou barvu. Jeho vzhled je znázorněn na obrázku 3.
Obrázek 3. Vzhled hydridu sodného.
NaH má molekulovou hmotnost 23,99771 g / mol, hustotu 1,396 g / ml a teplotu tání 800 ° C (Royal Society of Chemistry, 2015). Je nerozpustný v amoniaku, benzenu, tetrachlormethanu a sírouhlíku (Národní středisko pro biotechnologické informace, nd).
Sloučenina je extrémně nestabilní. Čistý NaH může snadno vznítit vzduch. Při styku s vodou ve vzduchu uvolňuje vysoce hořlavý vodík.
Při otevřeném vzduchu a vlhkosti NaH také snadno hydrolyzuje na silnou korozivní bázi hydroxidu sodného (NaOH) na základě reakce:
NaH + H20 → NaOH + H2
V této reakci je vidět, že hydrid sodný se chová jako báze. Je to kvůli elektronegativitě.
Sodík má výrazně nižší elektronegativitu (≈1,0) než vodík (≈2.1), což znamená, že vodík přitahuje elektronovou hustotu směrem k sobě, odkloňuje se od sodíku za vzniku kationtu sodíku a aniontu hydrid.
Aby sloučenina byla Brønstedovou kyselinou, musí oddělit elektronovou hustotu vodíku, tj. Připojit ji k elektronegativnímu atomu, jako je kyslík, fluor, dusík atd. Teprve poté může být formálně popsán jako H + a jako takový může být disociován.
Hydrid je mnohem lépe popsán jako H- a má volný elektronový pár. Jako takový je to Brønstedova báze, ne kyselina. Ve skutečnosti, pokud rozšíříte definici Brønstedovy kyseliny / báze tak, jak to udělala Lewis, usoudíte, že zde je kyselý sodík (Na +).
Reakční produkt Brønstedova kyselina / báze H-báze a H + kyseliny se stává H2. Protože kyselý vodík je extrahován přímo z vody, může plynný vodík bubliny nahoru, čímž se rovnováha vytlačí, i když reakce není termodynamicky zvýhodněna.
Mohou zůstat OH-ionty, které lze napsat se zbytkem kationtu Na + za vzniku hydroxidu sodného (Proč je pevný hydrid sodný báze a ne kyselina, když reaguje s vodou?, 2016).
Reaktivita a nebezpečí
Sloučenina je silným redukčním činidlem. Napadá SiO2 ve skle. Při kontaktu s plynnými F2, Cl2, Br2 a I2 (posledně jmenovaný při teplotách nad 100 ° C) se vznítí, zejména v přítomnosti vlhkosti, za vzniku HF, HCl, HBr a HI.
Reakcí se sírou se získá Na2S a H2S. Může výbušně reagovat s dimethylsulfoxidem. Rázně reaguje s acetylenem, a to i při teplotě -60 ° C. V fluoru je spontánně hořlavý.
Zahájí polymerační reakci v ethyl-2,2,3-trifluorpropionátu tak, že se ester prudce rozloží. Přítomnost diethylsukcinátu a ethyltrifluoracetátu při reakci způsobila exploze (SODIUM HYDRIDE, 2016).
Hydrid sodný je považován za žíravý pro kůži nebo oči, kvůli potenciálním žíravým vedlejším produktům reakcí s vodou.
V případě kontaktu s očima je třeba je vypláchnout velkým množstvím vody pod víčky po dobu nejméně 15 minut a okamžitě vyhledat lékařskou pomoc.
V případě kontaktu s kůží okamžitě omyjte postižené místo vodou. Pokud podráždění přetrvává, vyhledejte lékařskou pomoc.
Zdraví škodlivý při požití v důsledku reakce s vodou. Nevyvolávejte zvracení. Okamžitě je třeba vyhledat lékařskou pomoc a oběť přemístit do zdravotnického zařízení.
Olejová disperze hydridu sodného není prášek. Reakční materiál však může emitovat jemnou žíravou mlhu. V případě vdechnutí vypláchněte ústa vodou a postiženého přeneste na čerstvý vzduch. Je třeba vyhledat lékařskou pomoc (Rhom a Hass inc., 2007).
Aplikace
Hlavním použitím hydridu sodného je provádění kondenzačních a alkylačních reakcí, které se vyvíjejí vytvářením karbanionu (katalyzovaného bází).
Hydrid sodný v oleji se podobá alkoholátům sodíku a sodíku v jeho schopnosti fungovat jako deprotonační činidlo v acetooctovém esteru, Claisen, Stobbe, Dieckmannově kondenzace a další související reakce. Ve srovnání s jinými kondenzačními činidly má značné výhody v tom, že:
- Je to silnější báze, která vede k přímější deprotonaci.
- Není potřeba žádný přebytek.
- Produkovaný H2 udává míru rozsahu reakce.
- Vedlejší reakce, jako jsou redukce, jsou eliminovány.
Alkylace aromatických a heterocyklických aminů, jako je 2-aminopyridin a fenothiazin, lze snadno dosáhnout ve vysokém výtěžku za použití směsí toluen-methylformamid. Koncentrace dimethylformamidu je proměnná použitá k řízení reakční rychlosti (HINCKLEY, 1957).
Použití hydridu sodného pro skladování vodíku bylo navrženo pro použití ve vozidlech s palivovými články, přičemž hydrid je uzavřen v plastových granulích, které jsou drceny v přítomnosti vody za účelem uvolňování vodíku.
Reference
- HINCKLEY, MD (1957). Výroba, manipulace a použití hydridu sodného. Advances in Chemistry, sv. 19, 106-117.
- Mark Winter [University of Sheffield and WebElements Ltd, U. (1993-2016). Sodík: hydrid sodný. Citováno z WebElements: webelements.com.
- Národní centrum pro biotechnologické informace. (sf). PubChem Compound Database; CID = 24758. Citováno z PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Rhom a Hass vč. (2007, prosinec). 60% disperze hydridu sodného v oleji. Citováno z dow.com.
- Královská společnost chemie. (2015). Hydrid sodný. Citováno z ChemSpider: chemspider.com.
- HYDRID SODNÝ. (2016). Citováno z cameochemikálií: cameochemicals.noaa.gov.
- Vzorec hydridu sodného - použití hydridu sodného, vlastnosti, struktura a vzorec. (2005-2017). Citováno z Softschools.com: softschools.com.
- HYDRID SODNÝ. (sf). Citováno z Chemicalland21: chemicalland21.com.
- Proč je pevný hydrid sodný báze a ne kyselina, když reaguje s vodou? (2016, 20. dubna). Citováno z stackexchange: chemistry.stackexchange.com.