L' idruro di sodio è un composto inorganico di formula NaH. Ha un legame ionico tra sodio e idruro. La sua struttura è illustrata nella figura 1. È rappresentativa degli idruri salini, il che significa che è un idruro simile al sale, composto da ioni Na + e H-, in contrasto con gli idruri più molecolari come borano, metano, ammoniaca e acqua.
La struttura cristallina ha un numero di coordinazione di 6, dove ogni molecola di sodio è circondata da 8 ioni idruro che presentano una forma ottaedrica ed è illustrata nella figura 2 (Mark Winter [The University of Sheffield e WebElements Ltd, 1993-2016).
Struttura dell'idruro di sodio.
Figura 2. Struttura cristallina dell'idruro di sodio.
Il composto viene preparato dalla reazione diretta tra sodio e idrogeno gassoso (Formula di idruro di sodio - Usi, proprietà, struttura e formula di idruro di sodio, 2005-2017) come segue:
H2 + 2Na → 2NaH
L'idruro di sodio è venduto commercialmente come forma di dispersione al 60% p / p (percentuale peso-peso) in olio minerale per una manipolazione sicura (IDRURO DI SODIO, nd).
Proprietà fisiche e chimiche dell'idruro di sodio
L'idruro di sodio è un solido bianco quando è puro, sebbene sia generalmente di colore grigio o argento. Il suo aspetto è mostrato nella figura 3.
Figura 3. Aspetto dell'idruro di sodio.
NaH ha un peso molecolare di 23,99771 g / mol, una densità di 1,396 g / ml e un punto di fusione di 800 ° C (Royal Society of Chemistry, 2015). È insolubile in ammoniaca, benzene, tetracloruro di carbonio e disolfuro di carbonio (National Center for Biotechnology Information, nd).
Il composto è estremamente instabile. Il NaH puro può facilmente prendere fuoco nell'aria. Quando viene a contatto con l'acqua nell'aria, rilascia idrogeno altamente infiammabile.
Quando è aperto all'aria e all'umidità, il NaH viene anche facilmente idrolizzato nella forte base corrosiva dell'idrossido di sodio (NaOH) in base alla reazione:
NaH + H2O → NaOH + H2
In questa reazione si può vedere che l'idruro di sodio si comporta come una base. Ciò è dovuto all'elettronegatività.
Il sodio ha un'elettronegatività significativamente inferiore (≈1,0) rispetto all'idrogeno (≈2,1), il che significa che l'idrogeno attira la densità elettronica verso se stesso, allontanandosi dal sodio per generare un catione di sodio e un anione idruro.
Affinché un composto sia un acido di Brønsted, è necessario separare la densità elettronica dell'idrogeno, ovvero collegarlo a un atomo elettronegativo come ossigeno, fluoro, azoto, ecc. Solo allora, può essere formalmente descritto come H + e può essere dissociato come tale.
Un idruro è molto meglio descritto come H- e ha una coppia di elettroni liberi. In quanto tale, è una base di Brønsted, non un acido. In effetti, se estendi la definizione di acido / base di Brønsted come fece Lewis, concluderai che il sodio (Na +) è la specie acida qui.
Il prodotto di reazione acido / base di Brønsted di base H e acido H + diventa H2. Poiché l'idrogeno acido viene estratto direttamente dall'acqua, l'idrogeno gassoso può ribollire, spostando l'equilibrio anche se la reazione non è termodinamicamente favorita.
Gli ioni OH possono rimanere che possono essere scritti con il resto del catione Na + per dare idrossido di sodio (Perché l'idruro di sodio solido è una base e non un acido quando reagito con l'acqua?, 2016).
Reattività e rischi
Il composto è un potente agente riducente. Attacca SiO2 nel vetro. Si accende a contatto con i gassosi F2, Cl2, Br2 e I2 (quest'ultimo a temperature superiori a 100 ° C), soprattutto in presenza di umidità, per formare HF, HCl, HBr e HI.
Reagisce con lo zolfo dando Na2S e H2S. Può reagire in modo esplosivo con dimetilsolfossido. Reagisce vigorosamente con l'acetilene, anche a -60 ° C. È spontaneamente infiammabile al fluoro.
Inizia una reazione di polimerizzazione in etil-2,2,3-trifluoropropionato, in modo tale che l'estere si decomponga violentemente. La presenza nella reazione di dietil succinato e etil trifluoroacetato ha causato esplosioni (SODIUM HYDRIDE, 2016).
L'idruro di sodio è considerato corrosivo per la pelle o gli occhi, a causa del potenziale rischio di sottoprodotti caustici delle reazioni con l'acqua.
In caso di contatto con gli occhi, risciacquarli con abbondante acqua, sotto le palpebre per almeno 15 minuti e consultare immediatamente un medico.
In caso di contatto con la pelle, spazzolare immediatamente e sciacquare la zona interessata con acqua. Rivolgiti a un medico se l'irritazione persiste.
Nocivo se ingerito a causa della reazione all'acqua. Non provoca il vomito. Richiedere immediatamente assistenza medica e trasferire la vittima in una struttura medica.
La dispersione di olio di idruro di sodio non è polvere. Tuttavia, il materiale reagente può emettere una sottile nebbia caustica. In caso di inalazione, sciacquare la bocca con acqua e portare la vittima all'aria aperta. Si dovrebbe cercare assistenza medica (Rhom and Hass inc., 2007).
applicazioni
L'utilizzo principale dell'idruro di sodio è quello di effettuare reazioni di condensazione e alchilazione che si sviluppano attraverso la formazione di un carbanione (catalizzato dalla base).
L'idruro di sodio nell'olio assomiglia agli alcolati di sodio e metallo di sodio nella sua capacità di funzionare come agente deprotonante in estere acetoacetico, condensazioni di Claisen, Stobbe, Dieckmann e altre reazioni correlate. Presenta notevoli vantaggi rispetto ad altri agenti di condensazione in quanto:
- È una base più forte, che si traduce in una deprotonazione più diretta.
- Non è necessario alcun eccesso.
- L'H2 prodotto fornisce una misura dell'entità della reazione.
- Le reazioni collaterali come le riduzioni vengono eliminate.
Le alchilazioni di ammine aromatiche ed eterocicliche come 2-amminopiridina e fenotiazina sono facilmente ottenibili con resa elevata usando miscele di toluene-metilformammide. La concentrazione di dimetilformammide è una variabile utilizzata per controllare la velocità di reazione (HINCKLEY, 1957).
L'uso dell'idruro di sodio per lo stoccaggio dell'idrogeno è stato proposto per l'uso in veicoli a celle a combustibile, l'idruro essendo racchiuso in granuli di plastica che vengono frantumati in presenza di acqua per rilasciare idrogeno.
Riferimenti
- HINCKLEY, MD (1957). Produzione, manipolazione e usi dell'idruro di sodio. Advances in Chemistry, Vol.19, 106-117.
- Mark Winter [Università di Sheffield e WebElements Ltd, U. (1993-2016). Sodio: idruro di sodio. Estratto da WebElements: webelements.com.
- Centro nazionale per le informazioni sulla biotecnologia. (Sf). Database composto di PubChem; CID = 24758. Estratto da PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Rhom and Hass inc. (2007, dicembre). Sodio idruro 60% di dispersione in olio. Estratto da dow.com.
- Royal Society of Chemistry. (2015). Idruro di sodio. Estratto da ChemSpider: chemspider.com.
- IDRURO DI SODIO. (2016). Estratto da cameochemicals: cameochemicals.noaa.gov.
- Formula di idruro di sodio - Usi, proprietà, struttura e formula di idruro di sodio. (2005-2017). Estratto da Softschools.com: softschools.com.
- IDRURO DI SODIO. (Sf). Estratto da chemicalland21: chemicalland21.com.
- Perché l'idruro di sodio solido è una base e non un acido quando reagito con l'acqua? (2016, 20 aprile). Estratto da stackexchange: chemistry.stackexchange.com.