NATRIUM BOROHIDRIDA (NABH4): STRUKTUR, SIFAT, KEGUNAAN - KIMIA - 2025

The natrium borohydride adalah pepejal bukan organik dengan formula kimia NABH ₄ . Ia boleh dianggap mewakili borohidrida alkali dan merupakan yang paling biasa. Ia adalah pepejal kristal putih.

Apabila bersentuhan dengan air, NABH ₄ boleh menjana haba dan hidrogen H ₂ yang terbakar, jadi ia mesti dikendalikan dengan berhati-hati. Oleh kerana kemudahannya dapat menghasilkan ion H ^- hidrida , natrium borohidrida adalah sebatian pengurangan yang sedikit, itulah sebabnya ia digunakan secara meluas dalam reaksi kimia untuk tujuan ini.

Natrium borohidrida, NaBH ₄ , pepejal. Ondřej Mangl. Sumber: Wikimedia Commons.

Properti pengurangnya juga digunakan dalam industri kertas, kerana ia meningkatkan ciri kecerahan dan kestabilan pulpa dan kertas dengan bertindak melawan pengoksidaan selulosa, komponen utama kertas.

Oleh kerana ia dapat membentuk hidrogen dengan mudah di hadapan air, kemungkinan menggunakannya sebagai sumber hidrogen yang dapat dibalikkan dalam sel bahan bakar juga telah diselidiki.

Ia mempunyai kegunaan lain berdasarkan pengurangan sifatnya, seperti dalam industri farmaseutikal.

Struktur

Natrium borohidrida adalah sebatian ion. Ia dibentuk oleh anion borohidrida ^- melekat pada natrium kation Na ⁺ .

Anion ^- adalah tetrahedral.

Struktur natrium borohidrida. Kemikungen. Sumber: Wikimedia Commons.

Struktur Lewisnya adalah seperti berikut:

Struktur elektronik Lewis NaBH ₄ . Pengarang: Marilú Stea.

Tatanama

-Sodium borohidrida

-Sodium tetrahydroborate

-Sodium tetrahydruroborate

Ciri-ciri fizikal

Keadaan fizikal

Pepejal putih kristal.

Berat molekul

37.84 g / mol

Suhu autoignition

∼ 220 ºC

Suhu penguraian

> 250 ºC

Ketumpatan

1,074 g / cm ³ pada suhu 20 ºC

Keterlarutan

NaBH ₄ cukup larut dalam air (55 g / 100mL pada suhu 25ºC), di mana sebahagiannya dihidrolisis. Ia larut dalam tetrahidrofuran (THF) dan tidak larut dalam dietil eter.

Sifat kimia

Natrium borohidrida larut dalam air, di mana ia mengalami penguraian awal atau hidrolisis yang menjadikan larutan itu asas, mencegah hidrolisis lebih lanjut.

^- + H ₂ O → B (OH) ₃ + H ₂ ↑ + OH ^-

Ini dijelaskan kerana ^- berinteraksi dengan H ⁺ air, di mana H ⁺ mengambil anion hidrida H ^- untuk membentuk H ₂ . Boleh dikatakan bahawa BH ₃ bersaing dengan H ⁺ untuk ion hidrida H ^- .

Dalam medium asid, hidrolisis selesai kerana terdapat banyak ion H ⁺ .

NaBH ₄ stabil di udara kering. Ia tidak mudah berubah.

Kerana kandungan ion hidrida, natrium borohidrida adalah sebatian pengurangan. Ia membolehkan pengurangan kumpulan karbonil C = O menjadi C-OH, iaitu sebatian karbonil menjadi alkohol.

NaBH ₄ dengan sendirinya tidak mengurangkan ikatan berkembar C = C, bahkan ikatan yang digabungkan dengan kumpulan karbonil –C = CC (= O) -.

Walau bagaimanapun, apabila bersentuhan dengan asid protonik (seperti HCl) atau asid Lewis (seperti BCl ₃ atau AlCl ₃ ), diborana B ₂ H _{6 terbentuk} . Dan jika tindak balas ini dilakukan di hadapan sebatian organik dengan ikatan berganda C = C, diborana B ₂ H ₆ melakukan hidroborasi ini.

Dengan adanya pemangkin yang sesuai dan keadaan tertentu, natrium borohidrida dapat mengurangkan pelbagai jenis kumpulan berfungsi.

Risiko

Haba tindak balas hidrolisis di dalam air cukup untuk menyalakan hidrogen yang terbentuk di dalamnya. Oleh itu, penting untuk berhati-hati ketika mengatasinya.

NaBH ₄ mudah dinyalakan dan mudah terbakar.

Mendapatkan

Reaksi penyediaan khas NaBH ₄ adalah dengan natrium hidrida NaH dan B (OCH ₃ ) ₃ pada suhu sekitar 250 ºC:

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

Permohonan

Dalam pengurangan tindak balas kimia

Sebagai sumber H ^- ion , NABH ₄ adalah sebatian yang mengurangkan dan digunakan untuk menyediakan sebatian kimia lain. Untuk ini, ia digunakan dalam pelarut polar aprotik, iaitu tanpa proton H ⁺ , seperti dimetil sulfoksida, heksametilfosforamida dan dimetilformamida.

Ia digunakan sebagai agen pengurangan dalam tindak balas kimia organik dan bukan organik.

Ia membolehkan mengurangkan aldehid kepada alkohol primer dan keton kepada alkohol sekunder.

Ia juga mengurangkan alkil halida menjadi hidrokarbon seperti iododecane hingga decane, bromoundecanoic acid to undecanoic acid, dan chlorododecane to dodecane.

Sekiranya ia berlaku secara bersendirian, pengurangan tersebut tidak akan mempengaruhi kumpulan fungsi lain seperti ester, asid karboksilik, nitril dan sulfon.

Khasiatnya untuk tidak mengurangkan ikatan berganda C = C, bahkan yang disatukan dengan kumpulan karbonil –C = CC (= O) -, memungkinkan untuk menyediakan alkohol tak jenuh -C = C-CH ₂ -OH.

Untuk mengurangkan sebatian aromatik nitrat ke anilin yang sesuai memerlukan kehadiran pemangkin seperti kobalt atau timah klorida. Mengurangkan disulfida kepada thiol.

Dengan adanya keadaan dan pemangkin yang sesuai, ia memungkinkan pengurangan asid karboksilik, ester, amida, nitril, imina, epoksida dan juga ikatan dua dan tiga.

Dalam pengeluaran H

NaBH ₄ dapat diubah menjadi sel bahan bakar.

NABH ₄ dalam kehadiran KOH atau NaOH penyelesaian alkali adalah dihidrolisiskan dan menghasilkan hidrogen H ₂ yang boleh digunakan sebagai bahan api dalam sel bahan api polimer elektrolit.

Ia juga telah disiasat sebagai boleh balik bahan simpanan untuk H ₂ .

NaBH ₄ nanopartikel disintesis dan distabilkan dengan surfaktan. Selepas rawatan dengan NiCl ₂ , lapisan pelindung atau salutan terbentuk yang mengawal pembebasan H ₂ dengan cara yang sama sekali boleh balik.

Bahan nanometric baru akan membenarkan penggunaan H ₂ sebagai bahan api yang bersih dihasilkan dengan cara yang boleh diperbaharui.

Kenderaan berkuasa sel bahan api hidrogen. Dr. Artur Braun (Arturbraun). Sumber: Wikimedia Commons.

Dalam industri pulpa dan kertas

Natrium borohidrida digunakan untuk memperbaiki kilauan dan sifat fizikal pulpa dan kertas lain.

Kemerosotan matriks selulosa kertas berlaku melalui proses kompleks yang melibatkan pengoksidaan. Kumpulan hidroksil dioksidakan menjadi karbonil dan karboksil, ini menyebabkan perubahan warna kertas dan penurunan sifat fizikalnya.

Dengan merawat pulpa atau kertas dengan NaBH ₄ , ia mengurangkan aldehid dan keton kepada kumpulan -OH tanpa mempengaruhi kumpulan karboksilik berasid, meningkatkan kestabilan dan kilauan pada nilai yang lebih tinggi daripada nilai awal.

NaBH ₄ meningkatkan kilauan kertas. Pengarang: Rawpixel. Sumber: Pixabay.

Dalam pelbagai kegunaan

Natrium borohidrida digunakan untuk mengolah air buangan, sebagai agen penambah rasa dalam industri makanan dan minuman, sebagai agen pelapis dan untuk rawatan permukaan, dalam pengeluaran tembakau, di industri farmasi, tekstil dan industri. Kulit.

Rujukan

1. Christian, ML dan Aguey-Zinsou, K.-F. (2012). Strategi Cengkerang Teras yang Menuju Keupayaan Penyimpanan Hidrogen Reversibel Tinggi untuk NaBH ₄ . ACS Nano 2012, 6, 9, 7739-7751. Dipulihkan dari pubs.acs.org.
2. Nora de Souza, MV dan Alves V., TR (2006). Metodologi terkini yang dimediasi oleh natrium borohidrida dalam pengurangan pelbagai jenis sebatian. Aplikasi. Organometal. Chem. 2006; 20: 798-810. Dipulihkan dari onlinelibrary.wiley.com.
3. Imamoto, T. (1991). Pengurangan. Natrium Borohidrida. Dalam Sintesis Organik Komprehensif. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
4. Tang, LC (1986) Penstabilan Kertas melalui Rawatan Natrium Borohidrida. Dalam Bahan Tekstil dan Kertas Bersejarah. Bab 24. Halaman 427-441. Kemajuan dalam Kimia, Jilid 212. Dipulihkan dari pubs.acs.org.
5. Cotton, F. Albert dan Wilkinson, Geoffrey. (1980). Kimia Anorganik Lanjutan. Edisi Keempat. John Wiley & Anak.
6. Morrison, Robert Thornton; dan Boyd, Robert Neilson. 1992. Kimia Organik. Prentice-Dewan. ISBN 81-203-0765-8.
7. Perpustakaan Perubatan Nasional AS. (2019). Natrium borohidrida. Dipulihkan dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.