- Struttura
- Nomenclatura
- Proprietà fisiche
- Stato fisico
- Peso molecolare
- Temperatura di autoaccensione
- temperatura di decomposizione
- Densità
- solubilità
- Proprietà chimiche
- rischi
- Ottenere
- applicazioni
- Nelle reazioni chimiche di riduzione
- Nella produzione di H
- Nell'industria della pasta di legno e della carta
- In vari usi
- Riferimenti
Il boroidruro di sodio è un solido inorganico con la formula chimica NaBH 4 . Può essere considerato rappresentativo degli alcali boroidridi ed è il più comune di questi. È un solido cristallino bianco.
A contatto con l'acqua, NaBH 4 può generare calore e idrogeno H 2 che è infiammabile, quindi deve essere maneggiato con cautela. A causa della facilità con cui può generare ioni H - idruro , il boroidruro di sodio è un composto moderatamente riducente, motivo per cui è ampiamente utilizzato nelle reazioni chimiche per questo scopo.
Boroidruro di sodio, NaBH 4 , solido. Ondřej Mangl. Fonte: Wikimedia Commons.
La sua proprietà riducente viene utilizzata anche nell'industria della carta, poiché migliora le caratteristiche di lucentezza e stabilità della pasta di legno e della carta agendo contro l'ossidazione della cellulosa, componente principale della carta.
Poiché può facilmente formare idrogeno in presenza di acqua, è stata anche studiata la possibilità di utilizzarlo come fonte reversibile di idrogeno nelle celle a combustibile.
Ha altri usi tutti basati sulla sua proprietà riducente, come nell'industria farmaceutica.
Struttura
Il boroidruro di sodio è un composto ionico. È formato dall'anione boroidruro - attaccato al catione di sodio Na + .
L'anione - è tetraedrico.
Struttura del boroidruro di sodio. Kemikungen. Fonte: Wikimedia Commons.
La sua struttura di Lewis è la seguente:
Struttura elettronica di Lewis di NaBH 4 . Autore: Marilú Stea.
Nomenclatura
-Boroidruro di sodio
-Tetraidroborato di sodio
-Tetraidruroborato di sodio
Proprietà fisiche
Stato fisico
Solido bianco cristallino.
Peso molecolare
37,84 g / mol
Temperatura di autoaccensione
∼ 220 ºC
temperatura di decomposizione
> 250 ºC
Densità
1.074 g / cm 3 a 20 ºC
solubilità
NaBH 4 è abbastanza solubile in acqua (55 g / 100mL a 25ºC), dove è parzialmente idrolizzato. È solubile in tetraidrofurano (THF) ed è insolubile in etere dietilico.
Proprietà chimiche
Il boroidruro di sodio si dissolve in acqua, dove subisce una decomposizione iniziale o idrolisi che rende la soluzione basica, prevenendo un'ulteriore idrolisi.
- + H 2 O → B (OH) 3 + H 2 ↑ + OH -
Ciò è spiegato perché il - interagisce con l'H + dell'acqua, dove l'H + prende un anione idruro H - per formare H 2 . Si può dire che BH 3 compete con H + per lo ione idruro H - .
In un mezzo acido, l'idrolisi è completa a causa dell'abbondanza di ioni H + .
NaBH 4 è stabile all'aria secca. Non è volatile.
A causa del suo contenuto di ioni idruro, il boroidruro di sodio è un composto riducente. Permette di ridurre il gruppo carbonile C = O a C-OH, cioè i composti carbonilici ad alcoli.
NaBH 4 di per sé non riduce i doppi legami C = C, nemmeno quelli coniugati con gruppi carbonilici –C = CC (= O) -.
Tuttavia, a contatto con acidi protonici (come HCl) o acidi di Lewis (come BCl 3 o AlCl 3 ), si forma diborano B 2 H 6 . E se questa reazione viene condotta in presenza di composti organici con doppi legami C = C, il diborano B 2 H 6 effettua l'idroborazione di questi.
In presenza di catalizzatori appropriati e condizioni specifiche, il boroidruro di sodio può ridurre vari tipi di gruppi funzionali.
rischi
Il calore della reazione di idrolisi in acqua è sufficiente per accendere l'idrogeno che si forma in essa. Quindi è importante prestare attenzione quando lo si maneggia.
NaBH 4 si accende facilmente e brucia facilmente.
Ottenere
La tipica reazione di preparazione di NaBH 4 è con idruro di sodio NaH e B (OCH 3 ) 3 ad una temperatura di circa 250 ºC:
4 NaH + B (OCH 3 ) 3 → NaBH 4 + 3 NaOCH 3
applicazioni
Nelle reazioni chimiche di riduzione
Come fonte di H - ioni , NaBH 4 è un composto riducente e viene utilizzato per preparare altri composti chimici. Per questo, viene utilizzato in solventi polari aprotici, cioè senza protoni H + , come dimetilsolfossido, esametilfosforammide e dimetilformammide.
È usato come agente riducente nelle reazioni chimiche sia organiche che inorganiche.
Permette di ridurre le aldeidi ad alcoli primari e chetoni ad alcoli secondari.
Riduce anche gli alogenuri alchilici a idrocarburi come iododecano a decano, acido bromoundecanoico ad acido undecanoico e clorododecano a dodecano.
Se agisce da solo, la riduzione non influisce su altri gruppi funzionali come estere, acido carbossilico, nitrile e solfone.
La sua proprietà di non ridurre i doppi legami C = C, nemmeno quelli coniugati con i gruppi carbonilici –C = CC (= O) -, permette di preparare alcoli insaturi -C = C-CH 2 -OH.
Per ridurre i composti aromatici nitrati alle loro aniline corrispondenti è necessaria la presenza di catalizzatori come il cobalto o il cloruro di stagno. Riduce i disolfuri a tioli.
In presenza di opportune condizioni e catalizzatori, consente la riduzione di acidi carbossilici, esteri, ammidi, nitrili, immine, epossidi e anche doppi e tripli legami.
Nella produzione di H
NaBH 4 può essere convertito in una cella a combustibile.
NaBH 4 in presenza di una soluzione alcalina KOH o NaOH viene idrolizzato e produce idrogeno H 2 che può essere utilizzato come combustibile in una cella a combustibile elettrolitica polimerica.
È stato anche studiato come materiale di stoccaggio reversibile per H 2 .
Le nanoparticelle di NaBH 4 sono sintetizzate e stabilizzate con un tensioattivo. Dopo il trattamento con NiCl 2 , si forma uno strato protettivo o rivestimento che regola il rilascio di H 2 in modo completamente reversibile.
Questo nuovo materiale nanometrico consentirebbe l'utilizzo di H 2 come combustibile pulito prodotto in modo rinnovabile.
Veicolo alimentato a celle a combustibile a idrogeno. Dr. Artur Braun (Arturbraun). Fonte: Wikimedia Commons.
Nell'industria della pasta di legno e della carta
Il boroidruro di sodio viene utilizzato per migliorare la lucentezza e altre proprietà fisiche della polpa e della carta.
La degradazione della matrice cellulosica della carta avviene attraverso processi complessi che comportano l'ossidazione. I gruppi idrossilici vengono ossidati a carbonile e carbossile, questo porta allo scolorimento della carta e ad una diminuzione delle sue proprietà fisiche.
Trattando la polpa o la carta con NaBH 4 , riduce aldeidi e chetoni a gruppi -OH senza alterare i gruppi carbossilici acidi, migliorando stabilità e brillantezza a valori superiori a quelli iniziali.
NaBH 4 migliora la lucentezza della carta. Autore: Rawpixel. Fonte: Pixabay.
In vari usi
Il boroidruro di sodio è utilizzato per trattare le acque reflue, come agente esaltatore di sapidità nell'industria alimentare e delle bevande, come agente di rivestimento e per il trattamento delle superfici, nella produzione di tabacco, nell'industria farmaceutica, tessile e industriale. Pelle.
Riferimenti
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- Cotton, F. Albert e Wilkinson, Geoffrey. (1980). Chimica inorganica avanzata. Quarta edizione. John Wiley & Sons.
- Morrison, Robert Thornton; e Boyd, Robert Neilson. 1992. Chimica organica. Prentice-Hall. ISBN 81-203-0765-8.
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