- Structure
- Nomenclature
- Propriétés physiques
- État physique
- Poids moléculaire
- La température d'auto-inflammation
- température de décomposition
- Densité
- Solubilité
- Propriétés chimiques
- Des risques
- Obtention
- Applications
- Dans les réactions chimiques de réduction
- Dans la production de H
- Dans l'industrie des pâtes et papiers
- Dans diverses utilisations
- Références
Le borohydrure de sodium est un solide inorganique de formule chimique NaBH 4. Il peut être considéré comme représentatif des borohydrures alcalins et est le plus courant d'entre eux. C'est un solide cristallin blanc.
En cas de contact avec de l' eau, NaBH 4 peut générer de la chaleur et de l' hydrogène H 2, qui est combustible, de sorte qu'il doit être manipulé avec précaution. En raison de la facilité avec laquelle il peut générer H - ions hydrure, le borohydrure de sodium est un composé réduisant modérément et est donc largement utilisée dans les réactions chimiques à cet effet.
Borohydrure de sodium, NaBH 4, solide. Ondřej Mangl. Source: Wikimedia Commons.
Sa propriété réductrice est également utilisée dans l'industrie papetière, car elle améliore les caractéristiques de brillance et de stabilité de la pâte et du papier en agissant contre l'oxydation de la cellulose, le principal composant du papier.
Puisqu'il peut facilement former de l'hydrogène en présence d'eau, la possibilité de l'utiliser comme source réversible d'hydrogène dans les piles à combustible a également été étudiée.
Il a d'autres usages tous basés sur sa propriété réductrice, comme dans l'industrie pharmaceutique.
Structure
Le borohydrure de sodium est un composé ionique. Il est formé par l'anion borohydrure - attaché au cation sodium Na +.
L'anion - est tétraédrique.
Structure du borohydrure de sodium. Kemikungen. Source: Wikimedia Commons.
Sa structure de Lewis est la suivante:
Structure électronique de Lewis de NaBH 4. Auteur: Marilú Stea.
Nomenclature
-Le borohydrure de sodium
-Tétrahydroborate de sodium
-Tétrahydruroborate de sodium
Propriétés physiques
État physique
Solide blanc cristallin.
Poids moléculaire
37,84 g / mol
La température d'auto-inflammation
∼ 220 ºC
température de décomposition
> 250 ºC
Densité
1074 g / cm 3 à 20 ºC
Solubilité
NaBH 4 est assez soluble dans l'eau (55 g / 100mL à 25 ° C), où il est partiellement hydrolysé. Il est soluble dans le tétrahydrofurane (THF) et est insoluble dans l'éther diéthylique.
Propriétés chimiques
Le borohydrure de sodium se dissout dans l'eau, où il subit une décomposition initiale ou une hydrolyse qui rend la solution basique, empêchant ainsi une hydrolyse supplémentaire.
- + H 2 O → B (OH) 3 + H 2 ↑ + OH -
Cela s'explique par le fait que le - interagit avec le H + de l'eau, où le H + prend un anion hydrure H - pour former H 2. On peut dire que BH 3 est en concurrence avec H + pour l'ion hydrure H -.
En milieu acide, l'hydrolyse est complète en raison de l'abondance des ions H +.
NaBH 4 est stable à l'air sec. Ce n'est pas volatil.
En raison de sa teneur en ions hydrure, le borohydrure de sodium est un composé réducteur. Il permet de réduire le groupe carbonyle C = O en C-OH, c'est-à-dire les composés carbonylés en alcools.
NaBH 4 en lui-même ne réduit pas les doubles liaisons C = C, pas même celles conjuguées à des groupes carbonyle –C = CC (= O) -.
Cependant, au contact d'acides protoniques (tels que HCl) ou d'acides de Lewis (tels que BCl 3 ou AlCl 3), il se forme du diborane B 2 H 6. Et si cette réaction est réalisée en présence de composés organiques à doubles liaisons C = C, le diborane B 2 H 6 effectue l'hydroboration de ceux-ci.
En présence de catalyseurs appropriés et de conditions spécifiques, le borohydrure de sodium peut réduire divers types de groupes fonctionnels.
Des risques
La chaleur de la réaction d'hydrolyse dans l'eau est suffisante pour enflammer l'hydrogène qui s'y forme. Il est donc important de faire preuve de prudence lors de sa manipulation.
NaBH 4 s'enflamme facilement et brûle facilement.
Obtention
La réaction de préparation typique de NaBH 4 est avec l'hydrure de sodium NaH et B (OCH 3) 3 à une température d'environ 250 ºC:
4 NaH + B (OCH 3) 3 → NaBH 4 + 3 NaOCH 3
Applications
Dans les réactions chimiques de réduction
En tant que source d'ions H -, NaBH 4 est un composé réducteur et est utilisé pour préparer d'autres composés chimiques. Pour cela, il est utilisé dans des solvants polaires aprotiques, c'est-à-dire sans protons H +, tels que le diméthylsulfoxyde, l'hexaméthylphosphoramide et le diméthylformamide.
Il est utilisé comme agent réducteur dans les réactions chimiques organiques et inorganiques.
Il permet de réduire les aldéhydes en alcools primaires et les cétones en alcools secondaires.
Il réduit également les halogénures d'alkyle en hydrocarbures tels que l'iododécane en décane, l'acide bromoundécanoïque en acide undécanoïque et le chlorododécane en dodécane.
S'il agit seul, la réduction n'affecte pas les autres groupes fonctionnels tels que l'ester, l'acide carboxylique, le nitrile et la sulfone.
Sa propriété de ne pas réduire les doubles liaisons C = C, pas même celles conjuguées à des groupes carbonyle –C = CC (= O) -, permet de préparer des alcools insaturés -C = C-CH 2 -OH.
Pour réduire les composés aromatiques nitrés en leurs anilines correspondantes, il faut la présence de catalyseurs tels que le cobalt ou le chlorure d'étain. Réduit les disulfures en thiols.
En présence de catalyseurs et de conditions appropriés, il permet de réduire les acides carboxyliques, les esters, les amides, les nitriles, les imines, les époxydes et même les doubles et triples liaisons.
Dans la production de H
NaBH 4 peut être converti en pile à combustible.
NaBH 4 en présence d'une solution alcaline de KOH ou de NaOH est hydrolyse et produit de l' hydrogène H 2, qui peut être utilisé comme combustible dans une pile à combustible à électrolyte polymère.
Il a également été étudié comme matériau de stockage réversible pour H 2.
Les nanoparticules de NaBH 4 sont synthétisées et stabilisées avec un tensioactif. Après traitement au NiCl 2, il se forme une couche protectrice ou un revêtement qui régule la libération de H 2 de manière complètement réversible.
Ce nouveau matériau nanométrique permettrait d'utiliser H 2 comme carburant propre produit de manière renouvelable.
Véhicule alimenté par pile à hydrogène. Dr Artur Braun (Arturbraun). Source: Wikimedia Commons.
Dans l'industrie des pâtes et papiers
Le borohydrure de sodium est utilisé pour améliorer la brillance et d'autres propriétés physiques de la pâte et du papier.
La dégradation de la matrice cellulosique du papier se produit par des processus complexes qui impliquent une oxydation. Les groupes hydroxyle sont oxydés en carbonyle et carboxyle, ce qui entraîne une décoloration du papier et une diminution de ses propriétés physiques.
En traitant la pâte ou le papier avec NaBH 4, il réduit les aldéhydes et les cétones en groupes -OH sans affecter les groupes acide carboxylique, améliorant la stabilité et la brillance à des valeurs supérieures aux valeurs initiales.
NaBH 4 améliore la brillance du papier. Auteur: Rawpixel. Source: Pixabay.
Dans diverses utilisations
Le borohydrure de sodium est utilisé pour traiter les eaux usées, comme agent améliorant le goût dans l'industrie alimentaire et des boissons, comme agent d'enrobage et pour le traitement de surface, dans la production de tabac, dans les industries pharmaceutique, textile et industrielle. Cuir.
Références
- Christian, ML et Aguey-Zinsou, K.-F. (2012). Stratégie Core-Shell menant à une capacité de stockage d'hydrogène réversible élevée pour NaBH 4. ACS Nano 2012, 6, 9, 7739-7751. Récupéré de pubs.acs.org.
- Nora de Souza, MV et Alves V., TR (2006). Méthodologies récentes médiées par le borohydrure de sodium dans la réduction de différentes classes de composés. App. Organometal. Chem.2006; 20: 798-810. Récupéré de onlinelibrary.wiley.com.
- Imamoto, T. (1991). Réduction. Le borohydrure de sodium. En synthèse organique complète. Récupéré de sciencedirect.com.
- Tang, LC (1986) Stabilization of Paper through Sodium Borohydride Treatment. Dans les matériaux historiques de textile et de papier. Chapitre 24. Pages 427-441. Advances in Chemistry, Volume 212. Récupéré de pubs.acs.org.
- Cotton, F. Albert et Wilkinson, Geoffrey. (1980). Chimie inorganique avancée. Quatrième édition. John Wiley et fils.
- Morrison, Robert Thornton; et Boyd, Robert Neilson. 1992. Chimie organique. Prentice Hall. ISBN 81-203-0765-8.
- Bibliothèque nationale de médecine des États-Unis. (2019). Le borohydrure de sodium. Récupéré de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.