Wodorku sodu jest nieorganicznym związkiem o wzorze NaH. Ma wiązanie jonowe między sodem a wodorem. Jego budowę ilustruje rysunek 1. Jest reprezentatywny dla wodorków solnych, co oznacza, że jest wodorem podobnym do soli, złożonym z jonów Na + i H-, w przeciwieństwie do bardziej molekularnych wodorków, takich jak boran, metan, amoniak i woda.
Struktura kryształu ma liczbę koordynacyjną 6, gdzie każda cząsteczka sodu jest otoczona przez 8 jonów wodorkowych o kształcie oktaedrycznym i jest zilustrowana na rysunku 2 (Mark Winter [The University of Sheffield and WebElements Ltd, 1993-2016).
Struktura wodorku sodu.
Rysunek 2. Struktura krystaliczna wodorku sodu.
Związek jest przygotowywany przez bezpośrednią reakcję między sodem i wodorem (wzór wodorku sodu - zastosowanie, właściwości, struktura i wzór wodoru sodu, 2005-2017) w następujący sposób:
H2 + 2Na → 2NaH
Wodorek sodu jest sprzedawany w handlu jako 60% w / w (procent wagowo-procentowy) dyspersji w oleju mineralnym w celu zapewnienia bezpiecznej obsługi (WODOREK SODU, nd).
Właściwości fizyczne i chemiczne wodorku sodu
Wodorek sodu jest czystym białym ciałem stałym, chociaż na ogół ma kolor szary lub srebrny. Jego wygląd pokazano na rysunku 3.
Rysunek 3. Wygląd wodorku sodu.
NaH ma masę cząsteczkową 23,99771 g / mol, gęstość 1,396 g / ml i temperaturę topnienia 800 ° C (Royal Society of Chemistry, 2015). Jest nierozpuszczalny w amoniaku, benzenie, czterochlorku węgla i dwusiarczku węgla (National Center for Biotechnology Information, nd).
Związek jest wyjątkowo niestabilny. Czysty NaH może łatwo zapalić się w powietrzu. Kiedy wchodzi w kontakt z wodą w powietrzu, uwalnia wysoce łatwopalny wodór.
Gdy jest otwarty na powietrze i wilgoć, NaH jest również łatwo hydrolizowany do silnej korozyjnej zasady wodorotlenku sodu (NaOH) w oparciu o reakcję:
NaH + H2O → NaOH + H2
W tej reakcji można zauważyć, że wodorek sodu zachowuje się jak zasada. Wynika to z elektroujemności.
Sód ma znacznie niższą elektroujemność (≈1,0) niż wodór (≈2,1), co oznacza, że wodór przyciąga gęstość elektronów do siebie, oddalając się od sodu, aby wytworzyć kation sodu i anion wodorek.
Aby związek był kwasem Brønsteda, musi oddzielić gęstość elektronową wodoru, to znaczy połączyć go z atomem elektroujemnym, takim jak tlen, fluor, azot itp. Dopiero wtedy można go formalnie opisać jako H + i jako taki oddzielić.
Wodorek jest znacznie lepiej opisany jako H- i ma wolną parę elektronów. Jako taka, jest to zasada Brønsteda, a nie kwas. W rzeczywistości, jeśli rozszerzysz definicję kwasu / zasady Brønsteda tak, jak zrobił to Lewis, dojdziesz do wniosku, że sód (Na +) jest tutaj kwasem.
Produkt reakcji kwas / zasada Brønsteda H-zasady i kwasu H + staje się H2. Ponieważ kwaśny wodór jest ekstrahowany bezpośrednio z wody, gazowy wodór może tworzyć pęcherzyki, zmieniając równowagę, nawet jeśli reakcja nie jest faworyzowana termodynamicznie.
Jony OH- mogą pozostać, które można zapisać z resztą kationu Na +, tworząc wodorotlenek sodu (Dlaczego stały wodorek sodu jest zasadą, a nie kwasem w reakcji z wodą?, 2016).
Reaktywność i zagrożenia
Związek jest silnym środkiem redukującym. Działa niszcząco na SiO2 w szkle. Zapala się w kontakcie z gazowymi F2, Cl2, Br2 i I2 (ten ostatni w temperaturach powyżej 100 ° C), zwłaszcza w obecności wilgoci, tworząc HF, HCl, HBr i HI.
Reaguje z siarką dając Na2S i H2S. Może reagować wybuchowo z dimetylosulfotlenkiem. Silnie reaguje z acetylenem, nawet w -60 ° C. Samorzutnie zapala się w fluorze.
Inicjuje reakcję polimeryzacji w 2,2,3-trifluoropropionianie etylu, w wyniku której ester gwałtownie się rozkłada. Obecność w reakcji bursztynianu dietylu i trifluorooctanu etylu spowodowała wybuchy (WODOREK SODU, 2016).
Wodorek sodu jest uważany za żrący dla skóry lub oczu ze względu na możliwość powstawania żrących produktów ubocznych reakcji z wodą.
W przypadku kontaktu z oczami należy je przepłukać dużą ilością wody pod powiekami przynajmniej 15 minut i natychmiast zgłosić się do lekarza.
W przypadku kontaktu ze skórą natychmiast wyszczotkować i spłukać dotknięte miejsce wodą. W przypadku utrzymywania się podrażnienia zasięgnąć porady lekarza.
Działa szkodliwie po połknięciu w wyniku reakcji z wodą. Nie wywoływać wymiotów. Należy natychmiast zwrócić się o pomoc lekarską, a ofiarę przetransportować do placówki medycznej.
Dyspersja olejowa wodorku sodu nie jest proszkiem. Jednak reagujący materiał może wydzielać drobną żrącą mgłę. W przypadku wdychania wypłukać usta wodą i wyprowadzić poszkodowanego na świeże powietrze. Należy zwrócić się o pomoc lekarską (Rhom and Hass inc., 2007).
Aplikacje
Głównym zastosowaniem wodorku sodu jest przeprowadzanie reakcji kondensacji i alkilacji, które rozwijają się poprzez tworzenie karboanionu (katalizowanego przez zasadę).
Wodorek sodu w oleju przypomina alkoholany sodu i metalicznego sodu w swojej zdolności do działania jako środek deprotonujący w estrze acetooctowym, kondensacjach Claisena, Stobbe, Dieckmanna i innych podobnych reakcjach. Ma wyraźne zalety w stosunku do innych czynników kondensacyjnych, ponieważ:
- Jest to mocniejsza zasada, co skutkuje bardziej bezpośrednią deprotonacją.
- Nie jest potrzebny nadmiar.
- Wytworzony H2 jest miarą stopnia reakcji.
- Reakcje uboczne, takie jak redukcje, są wyeliminowane.
Alkilowanie amin aromatycznych i heterocyklicznych, takich jak 2-aminopirydyna i fenotiazyna, można łatwo przeprowadzić z dużą wydajnością przy użyciu mieszanin toluen-metyloformamid. Stężenie dimetyloformamidu jest zmienną używaną do kontrolowania szybkości reakcji (HINCKLEY, 1957).
Zaproponowano zastosowanie wodorku sodu do przechowywania wodoru w pojazdach z ogniwami paliwowymi, przy czym wodorek jest zamknięty w plastikowych granulkach, które są kruszone w obecności wody w celu uwolnienia wodoru.
Bibliografia
- HINCKLEY, MD (1957). Produkcja, obsługa i zastosowania wodorku sodu. Advances in Chemistry, tom 19, 106-117.
- Mark Winter [The University of Sheffield and WebElements Ltd, U. (1993–2016). Sód: wodorek sodu. Pobrane z WebElements: webelements.com.
- Narodowe Centrum Informacji Biotechnologicznej. (sf). Baza danych PubChem Compound; CID = 24758. Pobrane z PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Rhom and Hass inc. (2007, grudzień). Wodorek sodu 60% dyspersja w oleju. Pobrane z dow.com.
- Królewskie Towarzystwo Chemii. (2015). Wodorek sodu. Pobrane z ChemSpider: chemspider.com.
- WODOREK SODU. (2016). Pobrane z cameochemicals: cameochemicals.noaa.gov.
- Formuła wodorku sodu - Zastosowania, właściwości, struktura i formuła wodorku sodu. (2005-2017). Pobrane z Softschools.com: softschools.com.
- WODOREK SODU. (sf). Pobrane z chemicalland21: chemicalland21.com.
- Dlaczego stały wodorek sodu jest zasadą, a nie kwasem w reakcji z wodą? (2016, 20 kwietnia). Pobrane z stackexchange: chemistry.stackexchange.com.