ANG SODIUM BORXIDIDE (NABH4): ISTRAKTURA, MGA KATANGIAN, GINAGAMIT - CHEMISTRY - 2025

Ang sodium borohydride ay isang hindi tulay na solid na may formula na kemikal NaBH ₄ . Maaari itong isaalang-alang na kinatawan ng alkali borxidides at ito ang pinakakaraniwan sa mga ito. Ito ay isang puting kristal na solid.

Kapag nakikipag-ugnay sa tubig, ang NaBH _{4 ay} maaaring makabuo ng init at hydrogen H _{2 na} kung saan ay nasusunog, kaya dapat itong hawakan nang may pag-iingat. Para sa kadalian kung saan maaari itong makabuo ng mga ion ng hydride H ^- , ang sodium borxidide ay isang katamtamang pagbabawas ng tambalang, kaya malawak na ginagamit ito sa mga reaksyon ng kemikal para sa hangaring ito.

Sodium borxidide, NaBH ₄ , solid. Ondřej Mangl. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Ang pagbabawas ng ari-arian ay ginagamit din sa industriya ng papel, dahil pinapabuti nito ang mga katangian ng ningning at katatagan ng pulp at papel sa pamamagitan ng pagkilos laban sa oksihenasyon ng selulusa, ang pangunahing sangkap ng papel.

Dahil madali itong mabuo ang hydrogen sa pagkakaroon ng tubig, ang posibilidad na gamitin ito bilang isang mababawi na mapagkukunan ng hydrogen sa mga cell ng gasolina ay sinisiyasat din.

Mayroon itong iba pang mga gamit batay sa pagbabawas ng pag-aari, tulad ng sa industriya ng parmasyutiko.

Istraktura

Ang sodium borxidide ay isang ionic compound. Ito ay nabuo sa pamamagitan ng anunsyo ng borohidid ^- nakakabit sa sodium cation Na ⁺ .

Ang anion ^- ay tetrahedral.

Istraktura ng sodium borohydride. Kemikungen. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Ang istraktura ni Lewis ay ang mga sumusunod:

Lewis electronic na istraktura ng NaBH ₄ . May-akda: Marilú Stea.

Pangngalan

-Sodium borxidide

-Sodium tetrahydroborate

-Sodium tetrahydruroborate

Mga katangiang pang-pisikal

Pisikal na estado

Mala-kristal na puting solid.

Ang bigat ng molekular

37.84 g / mol

Temperatura ng Autoignition

∼ 220 ºC

Temperatura ng agnas

> 250 ºC

Density

1,074 g / cm ³ sa 20 ºC

Solubility

Ang NaBH ₄ ay medyo natutunaw sa tubig (55 g / 100mL sa 25ºC), kung saan ito ay bahagyang hydrolyzed. Ito ay natutunaw sa tetrahydrofuran (THF) at hindi matutunaw sa diethyl eter.

Mga katangian ng kemikal

Natutunaw ang sodium borxidide sa tubig, kung saan sumasailalim sa paunang pagkabulok o hydrolysis na ginagawang pangunahing solusyon, na pumipigil sa karagdagang hydrolysis.

^- + H ₂ O → B (OH) ₃ + H ₂ ↑ + OH ^-

Ipinaliwanag ito dahil ang ^- nakikipag ^- ugnay sa H ⁺ ng tubig, kung saan ang H ^{+ ay} tumatagal ng isang hydride anion H ^- upang mabuo ang H ₂ . Masasabi na ang BH _{3 ay} nakikipagkumpitensya sa H ⁺ para sa hydride ion H ^- .

Sa isang medium medium, ang hydrolysis ay kumpleto dahil sa kasaganaan ng mga H ⁺ ion .

Ang NaBH ₄ ay matatag sa dry air. Hindi ito pabagu-bago ng isip.

Dahil sa nilalaman nito ng mga ion ng hydride, ang sodium borxidide ay isang pagbabawas ng compound. Pinapayagan nito ang pagbabawas ng pangkat ng carbonyl C = O sa C-OH, iyon ay, ang mga compound ng carbonyl sa mga alkohol.

Ang NaBH ₄ sa kanyang sarili ay hindi binabawasan ang C = C dobleng mga bono, kahit na ang mga pinagsama-sama sa mga pangkat na carbonyl -C = CC (= O) -.

Gayunpaman, sa pakikipag-ugnay sa mga protonic acid (tulad ng HCl) o mga acid ng Lewis (tulad ng BCl ₃ o AlCl ₃ ), nabuo ang diborane B ₂ H ₆ . At kung ang reaksyon na ito ay isinasagawa sa pagkakaroon ng mga organikong compound na may C = C dobleng mga bono, ang diborane B ₂ H _{6 ay} gumaganap ng haydroborasyon ng mga ito.

Sa pagkakaroon ng naaangkop na mga catalysts at mga tiyak na kundisyon, ang sodium borxidide ay maaaring mabawasan ang iba't ibang mga uri ng mga functional group.

Mga panganib

Ang init ng reaksyon ng hydrolysis sa tubig ay sapat na upang mag-apoy ng hydrogen na nabuo sa loob nito. Kaya mahalaga na mag-ingat sa pag-iingat sa paghawak nito.

Ang NaBH ₄ ay madaling pinapansin at madaling masunog.

Pagkuha

Ang karaniwang reaksyon ng paghahanda ng NaBH ₄ ay may sodium hydride NaH at B (OCH ₃ ) ₃ sa temperatura na halos 250 ºC:

4 NaH + B (OCH ₃ ) ₃ → NaBH ₄ + 3 NaOCH ₃

Aplikasyon

Sa pagbawas ng mga reaksyon ng kemikal

Bilang isang mapagkukunan ng H ^- ions , ang NaBH ₄ ay isang pagbabawas ng compound at ginagamit upang maghanda ng iba pang mga compound ng kemikal. Para sa mga ito, ginagamit ito sa aprotic polar solvents, iyon ay, nang walang mga protina H ⁺ , tulad ng dimethyl sulfoxide, hexamethylphosphoramide at dimethylformamide.

Ginagamit ito bilang isang pagbabawas ng ahente sa parehong mga organikong at hindi organikong reaksyon ng kemikal.

Pinapayagan nitong mabawasan ang aldehydes sa pangunahing mga alkohol at ketones sa pangalawang mga alkohol.

Binabawasan din nito ang alkyl halides sa mga hydrocarbon tulad ng iododecane upang mabulok, bromoundecanoic acid sa undecanoic acid, at chlorododecane sa dodecane.

Kung ito ay kumikilos nang nag-iisa, ang pagbawas ay hindi nakakaapekto sa iba pang mga functional group tulad ng ester, carboxylic acid, nitrile at sulfone.

Ang ari-arian nito na hindi binabawasan ang C = C dobleng mga bono, kahit na ang mga kasamang may mga pangkat na carbonyl -C = CC (= O) -, pinapayagan ang paghahanda ng hindi nabubuong alcohol -C = C-CH ₂ -OH.

Upang mabawasan ang nitrated aromatic compound sa kanilang kaukulang mga anilines ay nangangailangan ng pagkakaroon ng mga catalysts tulad ng kobalt o lata klorido. Binabawasan ang disulfides sa thiols.

Sa pagkakaroon ng mga angkop na kondisyon at catalysts, pinapayagan nito ang pagbawas ng mga carboxylic acid, esters, amides, nitriles, imines, epoxides at kahit na doble at triple bond.

Sa paggawa ng H

Ang NaBH _{4 ay} maaaring ma-convert sa isang cell ng gasolina.

Ang NaBH ₄ sa pagkakaroon ng isang alkalina na solusyon ng KOH o NaOH ay na-hydrolyzed at gumagawa ng hydrogen H ₂ na maaaring magamit bilang gasolina sa isang cell na polymeric electrolyte fuel.

Sinisiyasat din ito bilang isang nababalik na materyal na imbakan para sa H ₂ .

Ang NaBH ₄ nanoparticles ay synthesized at nagpapatatag na may isang surfactant. Pagkatapos ng paggamot sa NiCl ₂ , isang proteksiyon na layer o patong ang nabuo na kumokontrol sa pagpapalaya ng H ₂ sa isang ganap na mababalik na paraan.

Ang bagong nanometric na materyal ay magpapahintulot sa paggamit ng H ₂ bilang isang malinis na gasolina na ginawa sa isang mababagong paraan.

Pinapagana ng haydrogen fuel cell cell na sasakyan. Artur Braun (Arturbraun). Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Sa industriya ng sapal at papel

Ginagamit ang sodium borxidide upang mapagbuti ang pagtakpan at iba pang mga pisikal na katangian ng sapal at papel.

Ang pagkasira ng cellulosic matrix ng papel ay nangyayari sa pamamagitan ng mga kumplikadong proseso na kinasasangkutan ng oksihenasyon. Ang mga pangkat na Hydroxyl ay na-oxidized sa carbonyl at carboxyl, ito ay humahantong sa pagkawalan ng kulay ng papel at pagbawas sa mga pisikal na katangian nito.

Sa pamamagitan ng pagpapagamot ng sapal o papel sa NaBH ₄ , binabawasan nito ang mga aldehydes at ketones sa -OH na mga grupo nang hindi nakakaapekto sa mga pangkat ng carboxylic acid, pagpapabuti ng katatagan at pagtakpan sa mas mataas kaysa sa paunang mga halaga.

Ang NaBH _{4 ay} nagpapabuti sa pagtakpan ng papel. May-akda: Rawpixel. Pinagmulan: Pixabay.

Sa iba't ibang gamit

Ginagamit ang sodium borxidide upang gamutin ang wastewater, bilang isang ahente ng pagpapahusay ng lasa sa industriya ng pagkain at inumin, bilang isang ahente ng patong at para sa paggamot sa ibabaw, sa paggawa ng tabako, sa industriya ng parmasyutiko, hinabi at pang-industriya. Balat.

Mga Sanggunian

1. Christian, ML at Aguey-Zinsou, K.-F. (2012). Estratehiya ng Core-Shell na nangunguna sa Mataas na Reversible Hydrogen Storage Capacity para sa NaBH ₄ . ACS Nano 2012, 6, 9, 7739-7751. Nabawi mula sa pubs.acs.org.
2. Nora de Souza, MV at Alves V., TR (2006). Ang mga kamakailang pamamaraan na pinagsama ng sodium borxidide sa pagbawas ng iba't ibang klase ng mga compound. App Organometal. Chem. 2006; 20: 798-810. Nabawi mula sa onlinelibrary.wiley.com.
3. Imamoto, T. (1991). Pagbawas. Sodium Borohydride. Sa Comprehensive Organic Synthesis. Nabawi mula sa sciencedirect.com.
4. Tang, LC (1986) Pagpapatatag ng Papel sa pamamagitan ng Paggamot ng Sodium Borohydride. Sa Makasaysayang Tela at Mga Materyales ng Papel Kabanata 24. Mga Pahina 427-441. Pagsulong sa Chemistry, Tomo 212. Nabawi mula sa pubs.acs.org.
5. Cotton, F. Albert at Wilkinson, Geoffrey. (1980). Advanced na Diorganikong Chemistry. Pang-apat na Edisyon. John Wiley at Mga Anak.
6. Morrison, Robert Thornton; at Boyd, Robert Neilson. 1992. Organikong Chemistry. Prentice Hall. ISBN 81-203-0765-8.
7. US National Library of Medicine. (2019). Sodium borxidide. Nabawi mula sa: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.