Natriumborhydrid (NABH4) -Struktur, Eigenschaften, verwendet

Er Natriumbor Es ist ein anorganischer Feststoff, dessen chemische Formel NABH ist₄. Es kann als repräsentativ für alkalische Borohydruros angesehen werden und ist das häufigste von diesen. Es ist ein kristalliner weißer Feststoff.

Nach dem Kontakt mit Wasser das NABH₄ kann Wärme und Wasserstoff H erzeugen H₂ Welches ist Kraftstoff, also muss er mit Vorsicht behandelt werden. Für die Leichtigkeit, mit der es Hydridionen erzeugen kann h^-, Natriumbor ist eine mäßig reduzierende Verbindung, daher wird sie für diesen Zweck häufig bei chemischen Reaktionen verwendet.

Natriumborhydrid, NABH₄, solide. Ondřej Manggl [Public Domain]. Quelle: Wikimedia Commons.

Die reduzierende Eigenschaft wird auch in der Papierindustrie verwendet, da sie die Merkmale der Helligkeit und Stabilität des Zellstoffs und des Papiers verbessert, wenn sie gegen die Oxidation von Cellulose, Hauptkomponente des Papiers.

Da es in Gegenwart von Wasser leicht Wasserstoff bilden kann, wurde auch die Möglichkeit untersucht, sie als reversible Wasserstoffquelle in Brennstoffzellen zu verwenden.

Es hat andere Verwendungszwecke, die alle auf seiner reduzierenden Eigenschaft basieren, z. B. in der Pharmaindustrie.

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Struktur

Natriumbor ist eine ionische Verbindung. Es wird durch Borhydrid -Anion [BH gebildet₄]^- zusammen mit dem Natrium na -kation⁺.

Der Anion [BH₄]^- Es ist tetraedrisch.

Natriumborhydridstruktur. Kemikungen [Public Domain]. Quelle: Wikimedia Commons.

Die Lewis -Struktur lautet wie folgt:

NABH Lewis Elektronische Struktur₄. Autor: Marilú Stea.

Nomenklatur

-Natriumbor

-Natriumtetrahydroat

-Natriumtetrahydrurorat

Physikalische Eigenschaften

Körperlicher Status

Kristalliner weißer Feststoff.

Molekulargewicht

37,84 g/mol

Selbstdirektionstemperatur

∼ 220 ºC

Zersetzungstemperatur

> 250 ºC

Dichte

1.074 g/cm³ bei 20 ºC

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Löslichkeit

Der nabh₄ Es ist ziemlich löslich in Wasser (55 g/100 ml bei 25 ° C), wo teilweise hydrolysiert. Es ist löslich in Tetrahydrofurano (THF) und im Dietyl -Ether unlöslich.

Chemische Eigenschaften

Natriumbor wird in Wasser gelöst, wo es eine anfängliche Zersetzung oder Hydrolyse erleidet, die die Lösung grundlegend macht, die nachfolgende Hydrolyse verhindert.

[BH₄]^- + H₂O → B (OH)₃ + H₂↑ + oh^-

Dies wird erklärt, weil [BH₄]^- interagieren mit h⁺ Von Wasser, wo h⁺ Ein Hydrid -H -Anion nehmen^- Zu bilden h₂. Es kann gesagt werden, dass der BH₃ konkurriert mit h⁺ Für das Hydrid h^-.

In der sauren mittleren Hydrolyse ist aufgrund der Fülle von H -Ionen vollständig⁺.

Der nabh₄ Es ist stabil in trockener Luft. Es ist nicht volatil.

Aufgrund seines Hydridionengehalts ist Natriumbor eine reduzierende Verbindung. Es ermöglicht die Reduzierung der Carbonylgruppe C = O A C-OH, dh Carbonylverbindungen für Alkohole.

Der nabh₄ Allein reduziert es keine Doppelbindungen C = C, nicht einmal die Konjugate mit Carbonylgruppen -c = C -C (= O)-.

Wenn Sie jedoch mit Protonsäuren (wie HCl) oder Lewis -Säuren (wie BCL in Kontakt kommen₃ oder Alcl₃) Diborano B wird gebildet₂H₆. Und wenn diese Reaktion in Gegenwart organischer Verbindungen mit Doppelbindungen C = C der Diborano B durchgeführt wird₂H₆ Führt den Hydrobacion von diesen durch.

In Gegenwart geeigneter Katalysatoren und spezifischer Bedingungen können Natriumbor verschiedene Arten von funktionellen Gruppen reduzieren.

Risiken

Die Wärme der Hydrolysereaktion in Wasser reicht aus, um den darin gebildeten Wasserstoff einzuschalten. Es ist also wichtig, vorsichtig zu sein, wenn Sie es manipulieren.

Der nabh₄ Es ist leicht eingeschaltet und ist leicht zu verbrennen.

Erhalten

Die typische NABH -Präparationsreaktion₄ Es ist durch Natriumhydrid Nah und B (Och₃)₃ bei einer Temperatur von ca. 250 ° C:

Es kann Ihnen dienen: Wasserelektrolyse

4 Nah + B (Och₃)₃ → nabh₄ + 3 Naoch₃

Anwendungen

Bei chemischen Reaktionen der Reduktion

Als eine Quelle von Ehren H^-, Der nabh₄ Es ist eine reduzierende Verbindung und wird verwendet, um andere chemische Verbindungen herzustellen. Dazu wird es in apratotischen polaren Lösungsmitteln verwendet, dh ohne H -Protonen⁺, Dimethylsulfoxid, Hexamethylphosphor und Dimethyyformamid.

Es wird als Reduktionsmittel sowohl bei organischen als auch bei anorganischen Chemiereaktionen verwendet.

Es ermöglicht es, Aldehydos auf primäre Alkohole und Ketone auf sekundäre Alkohole zu reduzieren.

Es reduziert auch Alkylhalogenide auf Kohlenwasserstoffe wie Iododan zu Dean.

Wenn es allein wirkt, wirkt sich die Reduktion nicht auf andere funktionelle Gruppen wie Ester, Carbonsäure, Nitril und Sulfon aus.

Seine Eigenschaft, Doppelbindungen C = C nicht zu reduzieren, nicht einmal die Konjugate mit Carbonylgruppen -c = C-C (= O)-ermöglicht es Ihnen, ungesättigte Alkohole -c = C-Ch-Ch-Ch-Ch-Ch-Ch-Ch-Chugate vorzubereiten₂-Oh.

Um aromatische Verbindungen Nitrados auf ihre entsprechenden Aniline zu reduzieren, erfordert das Vorhandensein von Katalysatoren wie Kobaltchlorid oder Zinn. Disulfide auf Thiolen reduzieren.

In Gegenwart geeignete Bedingungen und Katalysatoren ermöglicht es, Carboxsäuren, Ester, inmitten, Nitrilen, Imin, Epoxide und sogar Doppel- und Dreifachbindungen zu reduzieren.

In h₂ In Brennstoffzellen

Der nabh₄ Es kann in eine Brennstoffzelle verwandelt werden.

Der nabh₄ In Gegenwart einer alkalischen Lösung von KOH oder NaOH ist sie hydrolysiert und produziert Wasserstoff H₂ Dies kann als Brennstoff in einer Batteriepolymerelektrolytbrennstoff verwendet werden.

Es wurde auch als H -Material für H -Lagerung von H untersucht₂ reversibel.

NABH -Nanopartikel werden synthetisiert₄ und stabilisieren sich mit einem Tensid. Nach einer Behandlung mit NICL₂ Es wird eine Schutzschicht oder eine Beschichtung gebildet, die die Freisetzung von H reguliert₂ vollständig reversibel.

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Dieses neue nanometrische Material würde die Verwendung von H ermöglichen₂ als sauberer und erneuerbarer Kraftstoff erzeugt.

Vehikel, das mit Wasserstoffbrennstoffzellen arbeitet. DR. Artur Braun (Arturbraun) [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/4.0)]]. Quelle: Wikimedia Commons.

In der Zellstoff- und Papierindustrie

Natriumbor wird verwendet, um die Helligkeit und andere physikalische Eigenschaften von Zellstoff und Papier zu verbessern.

Der Abbau der Zellulosematrix des Papiers erfolgt durch komplexe Prozesse, die Oxidation beinhalten. Hydroxylgruppen oxidieren Carbonyl und Carboxyl, dies führt zu Papierverfärbungen und verminderten physikalischen Eigenschaften.

Bei der Behandlung des Pulps oder des Papiers mit NABH₄, Dies reduziert Aldehydos und Ketone auf Gruppen -OH, ohne die Carbboxylgruppen aus Säure zu beeinflussen, was die Stabilität und Helligkeit gegenüber Werten verbessert als die Initialen.

Der nabh₄ Ermöglicht die Verbesserung der Papierhelligkeit. Autor: Rawpixel. Quelle: Pixabay.

In mehreren Verwendungen

Natriumbor wird zur Behandlung von Abwasser als Geschmacksunternehmen in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, als Beschichtungsmittel und zur Behandlung von Oberflächen bei der Herstellung von Tabak, im pharmazeutischen, Textil- und Textilindustrieleder verwendet.

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