- بناء
- التسمية
- الخصائص الفيزيائية
- الحالة الفيزيائية
- الوزن الجزيئي الغرامي
- درجة حرارة الاشتعال الذاتي
- درجة حرارة التحلل
- كثافة
- الذوبان
- الخواص الكيميائية
- المخاطر
- الحصول
- التطبيقات
- في اختزال التفاعلات الكيميائية
- في إنتاج H
- في صناعة اللب والورق
- في استخدامات مختلفة
- المراجع
و بوروهيدريد الصوديوم هو الصلبة غير العضوية مع الصيغة الكيميائية NaBH 4. يمكن اعتباره ممثلًا للبوروهيدريدات القلوية وهو الأكثر شيوعًا. إنها مادة صلبة بلورية بيضاء.
عند ملامسة الماء ، يمكن أن يولد NaBH 4 حرارة وهيدروجين H 2 وهو قابل للاحتراق ، لذلك يجب التعامل معه بحذر. لسهولة إنتاج أيونات الهيدريد H - ، فإن بوروهيدريد الصوديوم هو مركب مختزل بشكل معتدل ، لذلك يستخدم على نطاق واسع في التفاعلات الكيميائية لهذا الغرض.
بوروهيدريد الصوديوم ، NaBH 4 ، صلب. Ondřej Mangl. المصدر: ويكيميديا كومنز.
تُستخدم خاصية الاختزال أيضًا في صناعة الورق ، حيث تعمل على تحسين سطوع واستقرار خصائص اللب والورق من خلال العمل ضد أكسدة السليلوز ، المكون الرئيسي للورق.
نظرًا لأنه يمكن بسهولة تكوين الهيدروجين في وجود الماء ، فقد تم أيضًا التحقق من إمكانية استخدامه كمصدر قابل للعكس للهيدروجين في خلايا الوقود.
لها استخدامات أخرى تعتمد جميعها على خاصية الاختزال ، كما هو الحال في صناعة الأدوية.
بناء
بوروهيدريد الصوديوم مركب أيوني. يتكون من أنيون بوروهيدريد - متصل بكاتيون الصوديوم Na +.
الأنيون - رباعي السطوح.
هيكل بوروهيدريد الصوديوم. Kemikungen. المصدر: ويكيميديا كومنز.
هيكل لويس الخاص به هو كما يلي:
هيكل لويس الإلكتروني لـ NaBH 4. المؤلف: Marilú Stea.
التسمية
-بوروهيدريد الصوديوم
- تتراهيدروبورات الصوديوم
- رباعي هيدرات الصوديوم
الخصائص الفيزيائية
الحالة الفيزيائية
صلبة بيضاء بلورية.
الوزن الجزيئي الغرامي
37.84 جم / مول
درجة حرارة الاشتعال الذاتي
∼ 220 درجة مئوية
درجة حرارة التحلل
> 250 درجة مئوية
كثافة
1،074 جم / سم 3 عند 20 درجة مئوية
الذوبان
NaBH 4 قابل للذوبان تمامًا في الماء (55 جم / 100 مل عند 25 درجة مئوية) ، حيث يتحلل جزئيًا. وهو قابل للذوبان في رباعي هيدرو الفوران (THF) وغير قابل للذوبان في ثنائي إيثيل الأثير.
الخواص الكيميائية
يذوب بوروهيدريد الصوديوم في الماء ، حيث يخضع للتحلل الأولي أو التحلل المائي الذي يجعل المحلول أساسيًا ، مما يمنع المزيد من التحلل المائي.
- + H 2 O → B (OH) 3 + H 2 ↑ + OH -
يتم تفسير ذلك لأن - يتفاعل مع H + للماء ، حيث يأخذ H + أنيون هيدريد H - لتكوين H 2. يمكن القول أن BH 3 يتنافس مع H + لأيون الهيدريد H -.
في الوسط الحمضي ، يكتمل التحلل المائي بسبب وفرة أيونات H +.
NaBH 4 مستقر في الهواء الجاف. انها ليست متقلبة.
نظرًا لمحتواه من أيونات الهيدريد ، فإن بوروهيدريد الصوديوم هو مركب مختزل. يسمح بتقليل مجموعة الكربونيل C = O إلى C-OH ، أي مركبات الكربونيل إلى كحول.
لا يقلل NaBH 4 في حد ذاته الروابط المزدوجة C = C ، ولا حتى تلك المرتبطة بمجموعات الكربونيل –C = CC (= O) -.
ومع ذلك ، عند التلامس مع الأحماض البروتونية (مثل حمض الهيدروكلوريك) أو أحماض لويس (مثل BCl 3 أو AlCl 3) ، يتشكل ثنائي بوران B 2 H 6. وإذا تم إجراء هذا التفاعل في وجود مركبات عضوية ذات روابط C = C مزدوجة ، فإن ثنائي البوران B 2 H 6 يقوم بعملية التثقيب المائي لهذه المركبات.
في وجود محفزات مناسبة وظروف محددة ، يمكن أن يقلل بوروهيدريد الصوديوم أنواعًا مختلفة من المجموعات الوظيفية.
المخاطر
تكفي حرارة تفاعل التحلل المائي في الماء لإشعال الهيدروجين المتكون فيه. لذلك من المهم توخي الحذر عند التعامل معها.
NaBH 4 يشتعل بسهولة ويحترق بسهولة.
الحصول
يكون تفاعل التحضير النموذجي لـ NaBH 4 مع هيدريد الصوديوم NaH و B (OCH 3) 3 عند درجة حرارة حوالي 250 درجة مئوية:
4 NaH + B (OCH 3) 3 → NaBH 4 + 3 NaOCH 3
التطبيقات
في اختزال التفاعلات الكيميائية
كمصدر للH - أيونات ، NaBH 4 هو مركب الحد، ويستخدم لتحضير المركبات الكيميائية الأخرى. لهذا الغرض ، يتم استخدامه في المذيبات القطبية غير المنتظمة ، أي بدون H + بروتونات ، مثل ثنائي ميثيل سلفوكسيد ، هيكساميثيل فوسفوراميد وثنائي ميثيل فورماميد.
يتم استخدامه كعامل مختزل في التفاعلات الكيميائية العضوية وغير العضوية.
يسمح بتقليل الألدهيدات إلى الكحولات الأولية والكيتونات إلى الكحوليات الثانوية.
كما أنه يقلل من هاليدات الألكيل إلى الهيدروكربونات مثل اليودوديكان إلى الديكان ، وحمض البرومونديكانويك إلى حمض أونديكانويك ، والكلوروديكان إلى الدوديكان.
إذا كان يعمل بمفرده ، لا يؤثر الاختزال على المجموعات الوظيفية الأخرى مثل الإستر وحمض الكربوكسيل والنتريل والسلفون.
خاصية عدم اختزال الروابط المزدوجة C = C ، ولا حتى تلك المقترنة بمجموعات الكربونيل –C = CC (= O) - تجعل من الممكن تحضير كحول غير مشبع -C = C-CH 2 -OH.
لتقليل المركبات العطرية النترة إلى الأنيلينات المقابلة لها يتطلب وجود محفزات مثل الكوبالت أو كلوريد القصدير. يقلل من مركبات الكبريتيد إلى الثيول.
في ظل وجود الظروف والعوامل الحفازة المناسبة ، فإنه يسمح بتقليل الأحماض الكربوكسيلية والإسترات والأميدات والنتريل والإيمينات والإيبوكسيدات وحتى الروابط المزدوجة والثلاثية.
في إنتاج H
يمكن تحويل NaBH 4 إلى خلية وقود.
يتم تحلل NaBH 4 في وجود محلول KOH أو NaOH القلوي وينتج هيدروجين H 2 والذي يمكن استخدامه كوقود في خلية وقود بوليمر بالكهرباء.
كما تم فحصه كمواد تخزين قابلة للعكس لـ H 2
يتم تصنيع الجسيمات النانوية NaBH 4 وتثبيتها مع الفاعل بالسطح. بعد المعالجة بـ NiCl 2 ، يتم تكوين طبقة أو طبقة واقية تنظم إطلاق H 2 بطريقة قابلة للعكس تمامًا.
ستسمح هذه المادة النانومترية الجديدة باستخدام H 2 كوقود نظيف يتم إنتاجه بطريقة متجددة.
مركبة تعمل بخلايا وقود الهيدروجين. الدكتور أرتور براون (أرتوربرون). المصدر: ويكيميديا كومنز.
في صناعة اللب والورق
يستخدم بوروهيدريد الصوديوم لتحسين اللمعان والخصائص الفيزيائية الأخرى لللب والورق.
يحدث تدهور المصفوفة السليلوزية للورق من خلال عمليات معقدة تتضمن الأكسدة. تتأكسد مجموعات الهيدروكسيل إلى الكربونيل والكربوكسيل ، مما يؤدي إلى تغير لون الورق وتقليل خواصه الفيزيائية.
من خلال معالجة اللب أو الورق باستخدام NaBH 4 ، فإنه يقلل من الألدهيدات والكيتونات إلى مجموعات -OH دون التأثير على المجموعات الكربوكسيلية الحمضية ، مما يحسن الاستقرار واللمعان عند أعلى من القيم الأولية.
يحسن NaBH 4 لمعان الورق. المؤلف: Rawpixel. المصدر: Pixabay.
في استخدامات مختلفة
يستخدم بوروهيدريد الصوديوم لمعالجة مياه الصرف ، كعامل محسن للنكهة في صناعة الأغذية والمشروبات ، كعامل طلاء ومعالجة الأسطح ، في إنتاج التبغ ، في الصناعات الدوائية والنسيجية والصناعية. جلد.
المراجع
- كريستيان ، م.ل. وأجي زينسو ، ك.- ف. (2012). استراتيجية Core-Shell المؤدية إلى سعة تخزين عالية للهيدروجين قابلة للانعكاس لـ NaBH 4. ACS نانو 2012 ، 6 ، 9 ، 7739-7751. تعافى من pubs.acs.org.
- نورا دي سوزا ، MV and Alves V. ، TR (2006). المنهجيات الحديثة بوساطة بوروهيدريد الصوديوم في تقليل فئات مختلفة من المركبات. التطبيق. علم.2006 ؛ 20: 798-810. تعافى من onlinelibrary.wiley.com.
- إماموتو ، ت. (1991). تخفيض. بوروهيدريد الصوديوم. في التركيب العضوي الشامل. تعافى من sciencedirect.com.
- Tang، LC (1986) تثبيت الورق من خلال معالجة بوروهيدريد الصوديوم. في المنسوجات التاريخية والمواد الورقية. الفصل 24. الصفحات 427-441. التقدم في الكيمياء ، المجلد 212. تم الاسترجاع من pubs.acs.org.
- قطن ، ف.ألبرت وويلكينسون ، جيفري. (1980). كيمياء غير عضوية متقدمة. طبعة رابعة. جون وايلي وأولاده.
- موريسون ، روبرت ثورنتون ؛ وبويد ، روبرت نيلسون. 1992. الكيمياء العضوية. برنتيس هول. ردمك 81-203-0765-8.
- المكتبة الوطنية الأمريكية للطب. (2019). بوروهيدريد الصوديوم. تم الاسترجاع من: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.