При взаимодействии натрий гидрида с водой

Гидрид натрия: способы получения и химические свойства

Гидрид натрия NaH — неорганическое бинарное соединение щелочного металла натрия и водорода. Белый. При нагревании разлагается, под избыточным давлением H₂ плавится без разложения.

Относительная молекулярная масса Mr = 24,00; d = 1,364; t_пл = 638º C и избыточном давлении.

Способ получения

Гидрид натрия получают реакцией взаимодействия натрия и водорода:

2Na + H₂ = 2NaH

Химические свойства

1. Гидрид натрия — сильный восстановитель. Поэтому он реагирует почти со всеми неметаллами.

1.1. При взаимодействии с кислородом при температуре выше 230º C гидрид натрия образует гидроксид натрия:

2NaH + O₂ = 2NaOH

1.2. При температуре 450–500º C г идрид натрия взаимодействует с хлором , образуя хлорид натрия и хлороводород:

NaH + Cl₂ = NaCl + HCl

1.3. Гидрид натрия реагирует с серой при температуре 350–400º C с образованием сульфида натрия и сероводорода:

2NaH + 2S = Na₂S + H₂S

1.4. Взаимодействуя с углеродом (графитом) гидрид натрия образует ацетиленид натрия и ацетилен, температура при этом должна быть 350º C:

2. Гидрид натрия взаимодействует со сложными веществами :

2.1. При взаимодействии с водой гидрид натрия образует гидроксид натрия и газ водород:

NaH + H₂O = NaOH + H₂↑

2.2. С разбавленной хлороводородной кислотой гидрид натрия реагирует образованием хлорида натрия и газа водорода:

NaH + HCl = NaCl + H₂↑

2.3. Гидрид натрия может реагировать с такими оксидами , как:

2.3.1. Оксидом серы IV при температуре 200–250º C, образуя сульфат натрия и хлороводород:

2.4. Гидрид натрия реагирует с аммиаком при t = 350º C с образованием нитрида натрия и водорода:

2.5. Гидрид натрия может взаимодействовать с различными солями:

2.5.1. При взаимодействии с хлоридом алюминия в присутствии эфира, гидрид лития образует тетрагидроалюминат натрия и хлорид натрия:

4NaH + AlCl₃ = Na[AlH₄] + 3NaCl

2.5.2. Реагируя с хлоридом титана, гидрид натрия образует титан, хлорид натрия и хлороводородную кислоту:

2NaH + TiCl₄ = Ti + 2NaCl + 2HCl

3. Гидрид натрия разлагается при температуре 430–500º C и вакууме, с образованием натрия и водорода:

2NaH = 2Na + H₂

Источник

Гидрид натрия (NaH) свойства, реакционная способность, опасности и использование

гидрид натрия неорганическое соединение формулы NaH. Он имеет ионную связь между натрием и гидридом. Его структура проиллюстрирована на рисунке 1. Он представляет собой солевой гидрид, что означает, что он представляет собой гидрид, подобный соли, состоящей из ионов Na + и H-, в отличие от более молекулярных гидридов, таких как боран, метан, аммиак. и вода.

Кристаллическая структура имеет координационное число 6, где каждая молекула натрия окружена 8 ионами гидрида, имеющими октаэдрическую форму, и показана на рисунке 2 (Марк Уинтер [Университет Шеффилда и WebElements Ltd, 1993-2016).

Соединение получают прямой реакцией между газообразным натрием и водородом (формула гидрида натрия — использование, свойства, структура и формула гидрида натрия, 2005-2017 гг.) Следующим образом:

Гидрид натрия продается коммерчески в виде 60% мас. / Мас. Дисперсии (процентное отношение массы к массе) в минеральном масле для безопасного обращения (SODIUM HYDRIDE, s.f.).

• 1 Физико-химические свойства гидрида натрия
• 2 Реактивность и опасности
• 3 использования
• 4 Ссылки

Физико-химические свойства гидрида натрия

Гидрид натрия представляет собой белое твердое вещество в чистом виде, хотя обычно его получают в сером или серебристом цвете. Его внешний вид показан на рисунке 3.

NaH имеет молекулярную массу 23,99771 г / моль, плотность 1,396 г / мл и температуру плавления 800 ° C (Royal Society of Chemistry, 2015). Он нерастворим в аммиаке, бензоле, четыреххлористом углероде и сероуглероде (Национальный центр биотехнологической информации, s.f.).

Соединение крайне нестабильно. Чистый NaH может легко воспламениться в воздухе. Когда он вступает в контакт с водой, присутствующей в воздухе, он выделяет легковоспламеняющийся водород.

Когда он открыт для воздуха и влаги, NaH также легко гидролизуется в сильное коррозионное основание гидроксида натрия (NaOH) в соответствии с реакцией:

NaH + H2O → NaOH + H2

В этой реакции можно наблюдать, что гидрид натрия ведет себя как основание. Это связано с электроотрицательностью.

Натрий обладает значительно более низкой электроотрицательностью (≈1,0), чем водород (≈2,1), что означает, что водород извлекает электронную плотность по направлению к себе, удаляясь от натрия, образуя катион натрия и анион гидрида.

Чтобы соединение было кислотой Бренстеда, оно должно отделять электронную плотность от водорода, то есть соединять его с электроотрицательным атомом, таким как кислород, фтор, азот и т. Д. Только тогда он может быть формально описан как H + и может быть диссоциирован как таковой..

Гидрид намного лучше описан как H- и имеет свободную пару электронов. Таким образом, это основание Бренстеда, а не кислота. Фактически, если вы расширите определение кислоты / основания Бренстеда так же, как это сделал Льюис, вы придете к выводу, что натрий (Na +) является кислотным видом здесь..

Продукт реакции кислоты Бренстеда с кислотой-основанием H-основания и H + кислоты превращается в H2. Поскольку кислотный водород извлекается непосредственно из воды, газообразный водород может пузыриться, смещая равновесие, даже если реакция не термодинамически благоприятна.

Можно оставить ионы ОН-, которые можно записать вместе с остальной частью катиона Na +, чтобы получить гидроксид натрия (почему на основе твердого гидрида натрия, а не кислоты при реакции с водой?, 2016).

Реактивность и опасности

Соединение является мощным восстановителем. Атакует SiO2 в стекле. Воспламеняется при контакте с газообразными F2, Cl2, Br2 и I2 (последний при температуре выше 100 ° C), особенно в присутствии влаги, с образованием HF, HCl, HBr и HI.

Реагирует с серой с образованием Na2S и H2S. Может вступать в реакцию с диметилсульфоксидом. Активно реагирует с ацетиленом даже при -60 ° С. Самовоспламеняется во фторе.

Он инициирует реакцию полимеризации в этил-2,2,3-трифторпропионате, так что сложный эфир сильно разлагается. Присутствие в реакции диэтилсукцината и этилтрифторацетата, вызвало взрывы (SODIUM HYDRIDE, 2016).

Гидрид натрия считается разъедающим для кожи или глаз из-за потенциальных побочных продуктов едких реакций с водой.

В случае попадания в глаза их следует промыть большим количеством воды под веками не менее 15 минут и немедленно обратиться к врачу..

В случае попадания на кожу, немедленно почистите щеткой и промойте пораженный участок водой. Обратиться к врачу, если раздражение не проходит.

Это вредно при проглатывании из-за реакции на воду. Не вызывайте рвоту. Вам следует немедленно обратиться за медицинской помощью и перевести пострадавшего в медицинский центр..

Дисперсия гидрида натрия в масле не является пылью. Однако материал, который реагирует, может испускать мелкий едкий туман. При вдыхании прополощите рот водой и перенесите пострадавшего в место со свежим воздухом. Следует обратиться за медицинской помощью (Rhom and Hass Inc., 2007).

приложений

Основное использование гидрида натрия заключается в проведении реакций конденсации и алкилирования, которые развиваются в результате образования карбаниона (катализируемого основанием)..

Гидрид натрия в масле напоминает алкоголяты натрия и металла по своей способности действовать в качестве депротонирующего агента в эфире ацетоуксусной кислоты, Кляйзена, Стоббе, Дикмана и других связанных реакциях. Он имеет заметные преимущества перед другими конденсирующими агентами в том, что:

1. Это более сильное основание, что приводит к более прямой депротонации.
2. Нет необходимости в избытке.
3. Произведенный H2 дает меру степени реакции.
4. Вторичные реакции, такие как сокращения, устраняются.

Алкилирование ароматических и гетероциклических аминов, таких как 2-аминопиридин и фенотиазин, легко достигается с высоким выходом при использовании смесей толуол-метилформамид. Концентрация диметилформамида является переменной, используемой для контроля скорости реакции (HINCKLEY, 1957).

Было предложено использовать гидрид натрия для хранения водорода для использования в транспортных средствах на топливных элементах, причем гидрид заключен в пластиковые гранулы, которые измельчаются в присутствии воды для выделения водорода.

Источник

Гидрид натрия — Sodium hydride

Гидрид натрия

• 7646-69-7 Y

• 23144Y

• 23J3BHR95OY

Идентификаторы
Неа
Молярная масса	23,998 г / моль
Появление	белое или серое твердое вещество
Плотность	1,39 г / см 3
Температура плавления	638 ° С (1180 ° F, 911 К) (разлагается)
	Реагирует с водой
Растворимость	не растворим в аммиаке , бензоле , CCl 4 , CS 2
	Октаэдрический (Na + ) Октаэдрический (H — )
Термохимия
	-33,5 кДж / моль
Опасности
Основные опасности	сильнокоррозийный, пирофорный на воздухе, бурно реагирует с водой
Паспорт безопасности	Внешний паспорт безопасности материала
Пиктограммы GHS
Сигнальное слово GHS	Опасность
точка возгорания	горючий
Родственные соединения
N проверить ( что есть ?) Y N
Ссылки на инфобоксы

Гидрид натрия является химическим соединением с эмпирической формулой Na H . Этот гидрид щелочного металла в основном используется в качестве сильного, но горючего основания в органическом синтезе . NaH представляет собой солевой (солеподобный) гидрид , состоящий из ионов Na + и H — , в отличие от молекулярных гидридов, таких как боран , метан , аммиак и вода . Это ионный материал, нерастворимый в органических растворителях (хотя и растворимый в расплавленном Na), что согласуется с тем фактом, что ионы H — не существуют в растворе. Из-за нерастворимости NaH все реакции с участием NaH происходят на поверхности твердого тела.

СОДЕРЖАНИЕ

Основные свойства и структура

NaH образуется в результате прямой реакции водорода и жидкого натрия. Чистый NaH бесцветен, хотя образцы обычно кажутся серыми. NaH составляет ок. На 40% плотнее Na (0,968 г / см 3 ).

NaH, как и LiH , KH , RbH и CsH , принимает кристаллическую структуру NaCl . В этом мотиве каждый ион Na + окружен шестью H — центрами в октаэдрической геометрии. Ионные радиусы Н — (146 часов в NaH) и Р — (133 мкм) сравнимы, если судить по расстояниям NaH и Na-F.

«Обратный гидрид натрия»

Очень необычная ситуация возникает в соединении, получившем название «обратный гидрид натрия», которое содержит ионы H + и Na — . Na — представляет собой алкалид , и это соединение отличается от обычного гидрида натрия тем, что имеет гораздо более высокое содержание энергии из-за чистого смещения двух электронов от водорода к натрию. Производное этого «обратного гидрида натрия» возникает в присутствии основного адаманзана . Эта молекула необратимо инкапсулирует H + и защищает его от взаимодействия с алкалидом Na — . Теоретическая работа предполагает, что даже незащищенный протонированный третичный амин в комплексе с алкалидом натрия может быть метастабильным при определенных условиях растворителя, хотя барьер для реакции будет небольшим и найти подходящий растворитель может быть затруднительно.

Приложения в органическом синтезе

Как прочная база

NaH — это основа широкого применения в органической химии. В качестве суперосновы он способен депротонировать ряд даже слабых кислот Бренстеда с образованием соответствующих производных натрия. Типичные «легкие» субстраты содержат связи ОН, NH, SH, включая спирты , фенолы , пиразолы и тиолы .

NaH, в частности, депротонирует углеродные кислоты (т.е. связи CH), такие как 1,3- дикарбонилы, такие как эфиры малоновой кислоты . Полученные производные натрия можно алкилировать. NaH широко используется для содействия реакции конденсации карбонильных соединений с помощью конденсации Дикман , Штобб конденсации , Darzens конденсации и Кляйзена конденсации . Другие углеродные кислоты, подверженные депротонированию под действием NaH, включают соли сульфония и ДМСО . NaH используется для получения илидов серы , которые, в свою очередь, используются для превращения кетонов в эпоксиды , как в реакции Джонсона – Кори – Чайковского .

В качестве восстановителя

NaH восстанавливает некоторые соединения основной группы, но аналогичная реакционная способность очень редко встречается в органической химии ( см. Ниже ). В частности, трифторид бора реагирует с образованием диборана и фторида натрия :

Связи Si – Si и S – S в дисиланах и дисульфидах также восстанавливаются.

Ряд реакций восстановления, включая гидродецианирование третичных нитрилов, восстановление иминов до аминов и амидов до альдегидов, может быть осуществлен с помощью составного реагента, состоящего из гидрида натрия и иодида щелочного металла (NaH⋅MI, M = Li, Na ).

Хранение водорода

Хотя коммерчески незначительный гидрид натрия был предложен для хранения водорода в транспортных средствах на топливных элементах . В одной экспериментальной реализации пластиковые гранулы, содержащие NaH, измельчаются в присутствии воды для высвобождения водорода. Одной из проблем, связанных с этой технологией, является регенерация NaH из NaOH.

Практические соображения

Гидрид натрия продается в виде смеси 60% гидрида натрия (мас. / Мас.) В минеральном масле . С такой дисперсией безопаснее обращаться и взвешивать, чем с чистым NaH. Соединение часто используется в этой форме, но чистое серое твердое вещество может быть получено путем промывки коммерческого продукта пентаном или ТГФ, при этом следует соблюдать осторожность, поскольку отработанный растворитель будет содержать следы NaH и может воспламениться на воздухе. Реакции с участием NaH требуют безвоздушных методов . Обычно NaH используется в виде суспензии в ТГФ , растворителе, который сопротивляется атаке сильных оснований, но может сольватировать многие реакционноспособные соединения натрия.

Безопасность

NaH может воспламеняться на воздухе , особенно при контакте с водой, с выделением водорода , который также легко воспламеняется. Гидролиз превращает NaH в гидроксид натрия (NaOH), едкое основание . На практике большая часть гидрида натрия выпускается в виде дисперсии в масле, с которой можно безопасно работать на воздухе. Хотя гидрид натрия широко используется в ДМСО, ДМФ или ДМА , в таких смесях было много случаев взрывного разложения.

Источник