Scheikunde

Natriumborohydride (NABH4) structuur, eigenschappen, gebruik

Natriumborohydride (NABH4) structuur, eigenschappen, gebruik

Hij natriumboor Het is een anorganische vaste stof waarvan de chemische formule NABH is4. Het kan worden beschouwd als representatief voor alkalische borohydruro's en is de meest voorkomende hiervan. Het is een kristallijne witte vaste stof.

Bij contact met water, de NABH4 kan warmte- en waterstof H genereren2 wat brandstof is, dus het moet met voorzichtigheid worden afgehandeld. Voor het gemak waarmee het hydride -ionen kan genereren-, Natriumboor is een matig reducerende verbinding, dus het wordt voor dit doel veel gebruikt in chemische reacties.

Natriumborohydride, NABH4, stevig. Ondřej Mangl [Public Domain]. Bron: Wikimedia Commons.

De reducerende eigenschap wordt ook gebruikt in de papieren industrie, omdat het mogelijk maakt om de kenmerken van helderheid en stabiliteit van de pulp en het papier te verbeteren bij het handelen tegen de oxidatie van cellulose, hoofdcomponent van het papier.

Omdat het in aanwezigheid van water gemakkelijk waterstof kan vormen, is de mogelijkheid om het te gebruiken als een omkeerbare waterstofbron in brandstofcellen ook onderzocht.

Het heeft andere toepassingen allemaal gebaseerd op de reducerende onroerend goed, zoals in de farmaceutische industrie.

[TOC]

Structuur

Natriumboor is een ionische verbinding. Het wordt gevormd door borohydride anion [bh4]- Samen met het natrium na kation+.

Het anion [bh4]- Het is tetraëdrisch.

Natriumborohydride structuur. Kemikungen [Public Domain]. Bron: Wikimedia Commons.

De Lewis -structuur is als volgt:

Nabh Lewis elektronische structuur4. Auteur: Marilú Stea.

Nomenclatuur

-Natriumboor

-Natriumtetrahydroaat

-Natriumtetrahydrurorat

Fysieke eigenschappen

Fysieke staat

Kristallijne witte vaste stof.

Molecuulgewicht

37,84 g/mol

Zelf -richtingtemperatuur

∼ 220 ºC

Ontledingstemperatuur

> 250 ºC

Dikte

1.074 g/cm3 bij 20 ºC

Kan u van dienst zijn: Grignard -reagens: voorbereiding, toepassingen, voorbeelden

Oplosbaarheid

De Nabh4 Het is vrij oplosbaar in water (55 g/100 ml bij 25 ° C), waar gedeeltelijk hydrolyseert. Het is oplosbaar in tetrahydrofurano (THF) en is onoplosbaar in Dietyl Ether.

Chemische eigenschappen

Natriumboor wordt opgelost in water, waar het lijdt aan een initiële ontleding of hydrolyse die de oplossing basis maakt.

[BH4]- + H2O → B (oh)3 + H2↑ + oh-

Dit wordt uitgelegd omdat [BH4]- interactie met h+ Van water, waar h+ Neem een ​​hydride h anion- Om h te vormen2. Men kan zeggen dat de BH3 concurreert met h+ Voor de hydride h-.

In zure medium is hydrolyse compleet vanwege de overvloed aan H -ionen+.

De Nabh4 Het is stabiel in droge lucht. Het is niet vluchtig.

Vanwege het hydride -ionengehalte is natriumboor een reducerende verbinding. Het maakt het mogelijk om de carbonylgroep C = O A C-OH te verminderen, dat wil zeggen carbonylverbindingen tot alcoholen.

De Nabh4 Op zichzelf vermindert het geen dubbele bindingen C = C, zelfs niet de conjugaten met carbonylgroepen -c = c -c (= o)-.

Wanneer u echter in contact komt met protonzuren (zoals HCl) of Lewis -zuren (zoals Bcl3 of alcl3) Diborano B wordt gevormd2H6. En als deze reactie wordt uitgevoerd in aanwezigheid van organische verbindingen met dubbele bindingen C = C de Diborano B2H6 Voert de hydrobacion hiervan uit.

In aanwezigheid van geschikte katalysatoren en specifieke omstandigheden kunnen natriumboor verschillende soorten functionele groepen verminderen.

Risico's

De warmte van de hydrolysereactie in water is voldoende om de waterstof in te schakelen die erin wordt gevormd. Het is dus belangrijk om voorzichtig te zijn bij het manipuleren van het.

De Nabh4 Het is gemakkelijk aan en wordt gemakkelijk verbrand.

Het verkrijgen van

De typische NABH -voorbereidingsreactie4 Het is door natriumhydride nah en b (och3))3 bij een temperatuur van ongeveer 250 ºC:

Het kan u van dienst zijn: waterelektrolyse

4 NAH + B (Och3))3 → NABH4 + 3 Naoch3

Toepassingen

In chemische reacties van reductie

Omdat je een bron van hones h bent h-, De Nabh4 Het is een reducerende verbinding en wordt gebruikt om andere chemische verbindingen voor te bereiden. Om dit te doen, wordt het gebruikt in apratotische polaire oplosmiddelen, dat wil zeggen zonder H -protonen+, zoals dimethylsulfoxide, hexamethylfosforaal en dimethyloformamide.

Het wordt gebruikt als een reductiemiddel in zowel organische als anorganische chemische reacties.

Het maakt het mogelijk om aldehydos te verminderen tot primaire alcoholen en ketonen tot secundaire alcoholen.

Het vermindert ook alkylhalogeniden tot koolwaterstoffen zoals Iododan tot Dean.

Als het alleen werkt, heeft bij het maken van de reductie geen invloed op andere functionele groepen zoals ester, carbonzuur, nitril en sulfone.

De eigenschap van het niet verminderen van dubbele bindingen C = C, zelfs niet de conjugaten met carbonylgroepen -c = c-c (= o)-stelt u in staat onverzadigde alcoholen -C = c-ch te bereiden2-Oh.

Om aromatische verbindingen te verminderen Nitrados tot hun overeenkomstige anilines vereist de aanwezigheid van katalysatoren zoals kobaltchloride of tin. Verminder disulfiden tot thiolen.

In aanwezigheid van geschikte omstandigheden en katalysatoren maakt het het mogelijk om carbonzuren, esters, amiden, nitrils, imine, epoxiden en zelfs dubbele en drievoudige bindingen te verminderen.

In h2 In brandstofcellen

De Nabh4 Het kan worden omgezet in een brandstofcel.

De Nabh4 In aanwezigheid van een alkalische oplossing van KOH of NaOH is deze gehydrolyseerd en produceert het waterstof H2 die kan worden gebruikt als brandstof in een polymere elektrolytbrandstofbatterij.

Het is ook onderzocht als H -materiaal voor H -opslag van H2 omkeerbaar.

NABH nanodeeltjes worden gesynthetiseerd4 en stabiliseren met een oppervlakteactieve stof. Na een behandeling met NICL2 Er wordt een beschermende laag of coating gevormd die de afgifte van h regelt2 volledig omkeerbaar.

Het kan u bedienen: zilvernitraat (Agno3): structuur, eigenschappen, gebruik, toxiciteit

Dit nieuwe nanometrische materiaal zou het gebruik van H mogelijk maken2 Als een schone en hernieuwbare brandstof geproduceerd.

Voertuig dat werkt met waterstofbrandstofcel. Dr. Artur Braun (Arturbraun) [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/4.0)]. Bron: Wikimedia Commons.

In de pulp- en papierindustrie

Natriumboor wordt gebruikt om de helderheid en andere fysische eigenschappen van pulp en papier te verbeteren.

De afbraak van de cellulosematrix van het papier vindt plaats door complexe processen die oxidatie inhouden. Hydroxylgroepen oxideren carbonyl en carboxyl, dit leidt tot papieren verkleuring en verminderde fysische eigenschappen.

Bij het behandelen van de pulp of het papier met NABH4, Dit vermindert aldehydos en ketonen tot groepen -OH zonder zuurcarbonylische groepen te beïnvloeden, waardoor de stabiliteit en helderheid worden verbeterd tot waarden die groter zijn dan de initialen.

De Nabh4 maakt het mogelijk om de helderheid van de papieren te verbeteren. Auteur: RawPixel. Bron: Pixabay.

In verschillende toepassingen

Natriumboor wordt gebruikt om afvalwater te behandelen, als een smaak van de smaak in de voedsel- en drinkindustrie, als een coatingmiddel en voor de behandeling van oppervlakken, bij de productie van tabak, in het farmaceutische, textiel- en textielindustrie leer.

Referenties

  1. Christian, m.L. en Aguey-Zinsou, K.-F. (2012). Core-shell-strategie die leidt tot een hoge omkeerbare waterstofopslagcapaciteit voor NABH4. ACS Nano 2012, 6, 9, 7739-7751. Hersteld van pubs.ACS.borg.
  2. Nora de Souza, m.V. en Alves V., T.R. (2006). Recente methoden gemedieerd door natriumborohydride bij de reductie van verschillende klassen van verbindingen. App. Organometaal. Chem. 2006; 20: 798-810. Opgehaald uit de online bibliotheek.Wiley.com.
  3. Imamoto, T. (1991). Afname. Natriumboorhydride. Bij het begrijpen van organische synthese. Hersteld van Scientedirect.com.
  4. Tang, L.C. (1986) Stabilisatie van papier door behandeling met natriumborohydride. In historisch textiel- en papiermaterialen. Hoofdstuk 24. Pagina's 427-441. Vooruitgang in chemie, deel 212. Hersteld van pubs.ACS.borg.
  5. Katoen, f. Albert en Wilkinson, Geoffrey. (1980). Geavanceerde anorganische chemie. Vierde druk. John Wiley & Sons.
  6. Morrison, Robert Thornton; en Boyd, Robert Neilson. 1992. Organische chemie. Prentice-Hall. ISBN 81-203-0765-8.
  7. OF.S. Nationale bibliotheek van geneeskunde. (2019). Natriumboorhydride. Hersteld van: pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gov.