하이드라이드 나트륨

Sodium hydride
하이드라이드 나트륨
Sodium hydride
Sodium-hydride-3D-vdW.png
식별자
  • 7646-69-7 checkY
3D 모델(JSmol)
켐스파이더
ECHA InfoCard 100.028.716 Edit this at Wikidata
EC 번호
  • 231-587-3
펍켐 CID
유니
  • InChi=1S/Na.H ☒N
    키: MPMYQHEHYDOCL-UHFFFAOYSA-N ☒N
  • InChi=1/Na.H/q+1;-1
    키: BZKBCQXYZZXSCO-UHFFFAOYAY
  • InChi=1S/Na.H/q+1;-1
    키: BZKBCQXYZZXSCO-UHFFFAOYSA-N
  • [H-][Na+]
특성.
아, 진짜.
어금질량 23.998 g/190[1]
외관 백색 또는 회색의 고체
밀도 1.39 g/cm3[1]
녹는점 638 °C(1,180 °F; 911 K)(손상)[1]
물과[1] 반응한다.
용해성 암모니아, 벤젠, CCl4, CS에서2 불용성인
1.470[2]
구조
FCC(NaCl), cF8
Fm3m, 225번
a = 498 pm
공식 단위(Z)
 4
팔면체(Na+)
팔면체(H−)
열화학[4][3]
36.4 J/mol K
40.0 J·몰−1·K−1[3]
-56.3 kJ·몰−1
-33.5 kJ/mol
위험[5]
주요 위험 높은 부식성, 공기 중의 화로포닉은 물과 격렬하게 반응한다.
안전자료표 외부 MSDS
GHS 픽토그램 Water-react. 1
GHS 시그널 워드 위험
H260
NFPA 704(화재 다이아몬드)
3
3
2
플래시 포인트 가연성의
관련 화합물
기타 음이온
 붕산나트륨
수산화나트륨
기타 양이온
 하이드라이드 리튬
하이드라이드 칼륨
하이드라이드 루비듐
하이드라이드 세슘
달리 명시된 경우를 제외하고, 표준 상태(25°C [77°F], 100 kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공된다.
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Infobox 참조 자료

하이드라이드 나트륨은 경험적 공식 NaH를 가진 화학 화합물이다. 이 알칼리 금속 하이드라이드는 유기합성의 강하면서도 가연성이 있는 기초로서 주로 사용된다. NaH는 보레인, 메탄, 암모니아, 물 등 분자 하이드라이드와 대조적으로 Na와+ H− 이온으로 구성된 식염수(소금성) 하이드라이드다. 유기용매(용해된 Na에는 용해되지만)에서 용해되지 않는 이온 물질로, 용액에는− H 이온이 존재하지 않는다는 사실과 일치한다. NaH의 불용성 때문에 NaH와 관련된 모든 반응은 고체의 표면에서 일어난다.

기본 특성 및 구조

NaH는 수소와 액체 나트륨의 직접적인 반응에 의해 생성된다.[7] 순수 NaH는 일반적으로 검체가 회색으로 나타나지만 무색이다. NaH는 Na(0.968 g/cm3)보다 40% 밀도가 높다.

NaH는 LiH, KH, RbH, CsH와 마찬가지로 NaCl 결정 구조를 채택한다. 이 모티프에서 각각의 Na+ 이온은 팔면 기하학에서 6개의− H중심으로 둘러싸여 있다. Na-H 및 Na-F 거리에 의해 판단되는 H−(NaH에서 146 pm)와 F−(pm 133 pm)의 이온 반경이 비교 가능하다.[8]

"수분화 나트륨 반대"

H와+ Na− 이온을 함유하고 있는 "역수 나트륨"이라는 화합물에서 매우 특이한 상황이 발생한다. Na는− 알칼리이드로, 이 화합물은 수소에서 나트륨으로 두 전자의 순변위 때문에 에너지 함량이 훨씬 높다는 점에서 일반 나트륨과 다르다. 이 "하이드라이드 역 나트륨"의 파생물은 염기성 아다만제인(base adamanzane이 있는 곳에서 발생한다. 이 분자는 불가역적으로 H를+ 캡슐화하고 알칼리이드 Na와의− 상호작용으로부터 H를 보호한다.[9] 이론적인 연구는 비록 반응의 장벽이 작고 적절한 용매를 찾기가 어려울 수 있지만, 알칼리화 나트륨과 혼합된 보호되지 않은 양성자 3차 아민도 특정 용매 조건에서 측정할 수 있다고 제안했다.[10]

유기합성에서의 응용

강력한 베이스로서

NaH는 유기화학 분야에서 폭넓은 범위와 효용의 기반이다.[11] 슈퍼베이스로서, 그것은 심지어 약한 브뢰네스트 산들의 범위를 감압하여 해당 나트륨 유도체를 제공할 수 있다. 대표적인 "쉬운" 기판은 알코올, 페놀, 피라졸, 티올을 포함한 O-H, N-H, S-H 결합을 포함한다.

NaH는 특히 말론 에스테르와 같은 1,3-이카르보닐과 같은 탄소산(즉, C-H 결합)을 감응시킨다. 그 결과 나트륨 유도체는 알킬화 될 수 있다. NaH는 디크만 응축, 스토브 응축, 다르젠 응축, 클라이센 응축 등을 통해 카르보닐 화합물의 응축 반응을 촉진하는 데 널리 사용된다. NaH에 의해 감응되기 쉬운 다른 탄소산으로는 설포늄염과 DMSO가 있다. NaH는 존슨-코리-체이코프스키 반응에서처럼 차례로 케톤을 에폭시드로 변환하는데 사용된다.

환원제로서

NaH는 특정 주군 화합물을 감소시키지만 유기화학에서는 유사 반응성이 매우 드물다(아래 참조).[12] 특히 붕소 3불화화물은 디보레인 및 불소나트륨에 반응한다.[7]

6 NaH + 2 BF3 → B2H6 + 6 NaF

이황화 및 이황화물의 Si-Si 및 S-S 채권도 감소한다.

3차 질산염의 가수분해, 아민에 대한 이미인의 감소, 알데히드에 대한 아미드 등 일련의 감소 반응은 하이드라이드 나트륨과 요오드화 알칼리 금속(NaH⋅MI, M = Li, Na)[13]으로 구성된 복합 시약에 의해 영향을 받을 수 있다.

수소저장

비록 상업적으로 유의미한 나트륨 하이드라이드는 연료 전지 차량에 사용하기 위한 수소 저장용으로 제안되지 않았다. 한 실험 구현에서 NaH를 함유한 플라스틱 알갱이를 물이 있는 곳에서 으깨어 수소를 방출한다. 이 기술의 한 가지 도전은 NaOH로부터의 NaH의 재생이다.[14]

현실적 고려

하이드라이드 나트륨은 미네랄 오일에 60% 하이드라이드(w/w)를 혼합하여 판매한다. 그러한 분산은 순수한 NaH보다 취급하고 무게를 재는 것이 안전하다. 화합물은 이런 형태로 많이 사용되지만, 순수 회색 고체는 폐용제가 NaH의 흔적을 포함하고 공기 중에 발화될 수 있으므로 주의하면서 시판 제품을 펜탄 또는 THF로 헹궈서 준비할 수 있다. NaH와 관련된 반응은 무공해 기술이 필요하다. 일반적으로 NaH는 강한 염기의 공격을 억제하지만 많은 반응성 나트륨 화합물을 용해할 수 있는 용제인 THF에서 정지로 사용된다.

안전

NaH는 공기 중에서, 특히 물과 접촉할 때 발화하여 수소를 방출할 수 있으며, 이 또한 인화성이 있다. 가수 분해는 NaH를 가성 염기인 수산화나트륨(NaOH)으로 변환한다. 실제로 대부분의 하이드라이드 나트륨은 오일의 산포로서 분사되는데, 이 산나트륨은 공기로 안전하게 취급할 수 있다.[15] 수산화나트륨은 DMSO, DMF 또는 DMA에서 널리 사용되고 있지만, 그러한 혼합물에서 폭발적으로 분해되는 경우가 많았다.[16]

참조

  1. ^ a b c d 헤인즈, 페이지 4.86
  2. ^ Batsanov, Stepan S.; Ruchkin, Evgeny D.; Poroshina, Inga A. (2016). Refractive Indices of Solids. Springer. p. 35. ISBN 978-981-10-0797-2.
  3. ^ a b Zumdahl, Steven S. (2009). Chemical Principles 6th Ed. Houghton Mifflin Company. p. A23. ISBN 978-0-618-94690-7.
  4. ^ 헤인즈, 페이지 5.35
  5. ^ Index no. 001-002-00-4 of Annex VI, Part 3, to Regulation (EC) No 1272/2008 of the European Parliament and of the Council of 16 December 2008 on classification, labelling and packaging of substances and mixtures, amending and repealing Directives 67/548/EEC and 1999/45/EC, and amending Regulation (EC) No 1907/2006. OJEU L353, 31.12.18, 페이지 1–1355(p340).
  6. ^ "New Environment Inc. – NFPA Chemicals". newenv.com. Archived from the original on 2016-08-27.
  7. ^ a b Holleman, A.F.; Wiberg, E. "In 유기화학" 학술언론: 샌디에이고, 2001. ISBN 0-12-352651-5.
  8. ^ 웰스, A.F. (1984) 구조용 무기화학, 옥스퍼드: 클라렌던 프레스
  9. ^ Redko, M. Y.; Vlassa, M.; Jackson, J. E.; Misiolek, A. W.; Huang, R. H.; Dye, J. L.; et al. (2002). ""Inverse Sodium Hydride": A Crystalline Salt that Contains H+ and Na−". J. Am. Chem. Soc. 124 (21): 5928–5929. doi:10.1021/ja025655+. PMID 12022811.
  10. ^ Sawicka, Agnieszka; Skurski, Piotr; Simons, Jack (2003). "Inverse Sodium Hydride: A Theoretical Study" (PDF). J. Am. Chem. Soc. 125 (13): 3954–3958. doi:10.1021/ja021136v. PMID 12656631. Archived (PDF) from the original on 2013-02-09.
  11. ^ 유기합성을 위한 시약 백과사전 (Ed: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, New York. doi:10.1002/047084289X.
  12. ^ Too, Pei Chui; Chan, Guo Hao; Tnay, Ya Lin; Hirao, Hajime; Chiba, Shunsuke (2016-03-07). "Hydride Reduction by a Sodium Hydride–Iodide Composite". Angewandte Chemie International Edition. 55 (11): 3719–3723. doi:10.1002/anie.201600305. ISSN 1521-3773. PMC 4797714. PMID 26878823.
    NaH가 수화물 기증자 역할을 하는 초기 예는 ref를 참조하십시오. [3] 그 안에.[citation needed]
  13. ^ Ong, Derek Yiren; Tejo, Ciputra; Xu, Kai; Hirao, Hajime; Chiba, Shunsuke (2017-01-01). "Hydrodehalogenation of Haloarenes by a Sodium Hydride–Iodide Composite". Angewandte Chemie International Edition. 56 (7): 1840–1844. doi:10.1002/anie.201611495. ISSN 1521-3773. PMID 28071853.
  14. ^ DiPietro, J. Philip; Skolnik, Edward G. (October 1999). "Analysis of the Sodium Hydride-based Hydrogen Storage System being developed by PowerBall Technologies, LLC" (PDF). US Department of Energy, Office of Power Technologies. Archived (PDF) from the original on 2006-12-13. Retrieved 2009-09-01.
  15. ^ "The Dow Chemical Company – Home". www.rohmhaas.com.
  16. ^ Yang, Qiang; Sheng, Min; Henkelis, James J.; Tu, Siyu; Wiensch, Eric; Zhang, Honglu; Zhang, Yiqun; Tucker, Craig; Ejeh, David E. (2019). "Explosion Hazards of Sodium Hydride in Dimethyl Sulfoxide, N,N-Dimethylformamide, and N,N-Dimethylacetamide". Organic Process Research & Development. 23 (10): 2210–2217. doi:10.1021/acs.oprd.9b00276.

인용된 출처