的硼氢化钠是具有化学式的NaBH无机固体4。可以认为它是碱金属硼氢化物的代表,并且是最常见的。它是白色结晶固体。
当与水接触时,NaBH 4会产生热量和可燃氢H 2,因此必须小心处理。因为它可以产生H的容易性-氢化物离子,硼氢化钠是一个适度还原性化合物,因此被广泛应用在用于此目的的化学反应。
硼氢化钠,NaBH 4,固体。OndřejMangl。资料来源:维基共享资源。
它的还原性能还用于造纸工业,因为它通过对抗纤维素(纸张的主要成分)的氧化而提高了纸浆和纸张的亮度和稳定性。
因为它在水的存在下很容易形成氢,所以也研究了将其用作燃料电池中氢的可逆源的可能性。
基于其还原性,它还有其他用途,例如在制药工业中。
结构体
硼氢化钠是离子化合物。它是由硼氢化的阴离子形成-附接到钠阳离子的Na +。
阴离子-是四面体。
硼氢化钠的结构。Kemikungen。资料来源:维基共享资源。
其Lewis结构如下:
NaBH 4的 Lewis电子结构。作者:MarilúStea。
命名法
-硼氢化钠
-四氢硼酸钠
-四氢硼酸钠
物理性质
物理状态
结晶白色固体。
分子量
37.84克/摩尔
自燃温度
约220ºC
分解温度
> 250摄氏度
密度
1074克/厘米3在20℃
溶解度
NaBH 4完全溶于水(在25ºC下为55 g / 100mL),在其中部分水解。它溶于四氢呋喃(THF),不溶于乙醚。
化学性质
硼氢化钠溶于水,在那里会进行初始分解或水解,使溶液呈碱性,从而阻止进一步水解。
- + H 2 O→B(OH)3 + H 2 ↑+ OH -
这说明,因为-与H相互作用+水的,其中所述的H +需要一个氢化物阴离子ħ -以生成H 2。它可以说是BH 3竞速赛用H +的氢化物离子ħ - 。
在酸性介质中,由于H +离子丰富,水解完成。
NaBH 4在干燥空气中稳定。它不是挥发性的。
由于其氢离子含量,硼氢化钠是还原性化合物。它可以将羰基C = O还原为C-OH,即将羰基化合物还原为醇。
NaBH 4本身不会还原C = C双键,甚至不会还原与羰基-C = CC(= O)-共轭的双键。
然而,在与质子酸(例如HCl)或路易斯酸(例如BCl 3或AlCl 3)接触时,形成了乙硼烷B 2 H 6。并且,如果该反应在具有C = C双键的有机化合物的存在下进行,则乙硼烷B 2 H 6对其进行硼氢化。
在合适的催化剂和特定条件下,硼氢化钠可以还原各种类型的官能团。
风险性
水中的水解反应热足以点燃其中形成的氢。因此,在处理时务必谨慎。
NaBH 4容易点燃,容易燃烧。
取得
NaBH 4的典型制备反应是在约250℃的温度下与氢化钠NaH和B(OCH 3)3进行反应:
4 NaH + B(OCH 3)3 →NaBH 4 + 3 NaOCH 3
应用领域
还原化学反应
作为H的源-离子,将NaBH 4是还原性化合物,并且用于制备其它化学化合物。为此,它用于质子惰性极性溶剂中,即不含H +质子的溶剂,例如二甲基亚砜,六甲基磷酰胺和二甲基甲酰胺。
在有机和无机化学反应中均用作还原剂。
它可以将醛还原为伯醇,将酮还原为仲醇。
它还将烷基卤化物还原为烃,例如将碘十二烷还原为癸烷,将溴癸酸还原为十一烷酸,将氯十二烷还原为十二烷。
如果单独起作用,则还原不会影响其他官能团,例如酯,羧酸,腈和砜。
它不还原C = C双键的特性,甚至不还原与羰基-C = CC(= O)-共轭的双键的特性,也可以制备不饱和醇-C = C-CH 2 -OH。
为了将硝化的芳族化合物还原成其相应的苯胺,需要催化剂例如钴或氯化锡的存在。将二硫化物还原为硫醇。
在合适的条件和催化剂存在下,它可以还原羧酸,酯,酰胺,腈,亚胺,环氧化物甚至双键和三键。
在生产中
NaBH 4可以转化为燃料电池。
在碱性KOH或NaOH溶液存在下,NaBH 4水解并产生氢H 2,该氢H 2可用作聚合物电解质燃料电池中的燃料。
还已经研究了它作为H 2的可逆存储材料。
合成NaBH 4纳米颗粒并用表面活性剂稳定。在用NiCl 2处理之后,形成了保护层或涂层,该层以完全可逆的方式调节H 2的释放。
这种新的纳米材料将允许使用H 2作为可再生方式生产的清洁燃料。
氢燃料电池驱动的车辆。Artur Braun博士(Arturbraun)。资料来源:维基共享资源。
在制浆造纸行业
硼氢化钠用于改善纸浆和纸张的光泽度和其他物理性能。
纸质纤维素基质的降解是通过涉及氧化的复杂过程发生的。羟基被氧化成羰基和羧基,这导致纸张变色并降低其物理性能。
通过用NaBH 4处理纸浆或纸张,它可以将醛和酮还原为-OH基,而不会影响羧酸基,从而提高了稳定性和光泽度(高于初始值)。
NaBH 4可以改善纸张的光泽度。作者:Rawpixel。资料来源:
有多种用途
硼氢化钠用于处理废水,在食品和饮料工业中用作增味剂,在烟草生产,制药,纺织和工业行业中用作涂层剂和表面处理剂。皮革。
参考文献
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