L' hydrure de sodium est un composé inorganique de formule NaH. Il a une liaison ionique entre le sodium et l'hydrure. Sa structure est illustrée sur la figure 1. Il est représentatif des hydrures salins, ce qui signifie qu'il s'agit d'un hydrure similaire au sel, composé d'ions Na + et H-, contrairement aux hydrures plus moléculaires tels que le borane, le méthane, l'ammoniac et de l'eau.
La structure cristalline a un numéro de coordination de 6, où chaque molécule de sodium est entourée de 8 ions hydrure présentant une forme octaédrique et est illustrée sur la figure 2 (Mark Winter [The University of Sheffield and WebElements Ltd, 1993-2016).
Structure de l'hydrure de sodium.
Figure 2. Structure cristalline de l'hydrure de sodium.
Le composé est préparé par réaction directe entre le sodium et l'hydrogène gazeux (formule de l'hydrure de sodium - utilisations, propriétés, structure et formule de l'hydrure de sodium, 2005-2017) comme suit:
H2 + 2Na → 2NaH
L'hydrure de sodium est vendu dans le commerce sous forme de dispersion à 60% p / p (pourcentage en poids) dans une huile minérale pour une manipulation sans danger (SODIUM HYDRIDE, nd).
Propriétés physiques et chimiques de l'hydrure de sodium
L'hydrure de sodium est un solide blanc lorsqu'il est pur, bien qu'il soit généralement de couleur grise ou argentée. Son aspect est illustré à la figure 3.
Figure 3. Apparence de l'hydrure de sodium.
NaH a un poids moléculaire de 23,99771 g / mol, une densité de 1,396 g / ml et un point de fusion de 800 ° C (Royal Society of Chemistry, 2015). Il est insoluble dans l'ammoniac, le benzène, le tétrachlorure de carbone et le disulfure de carbone (National Center for Biotechnology Information, sd).
Le composé est extrêmement instable. Le NaH pur peut facilement s'enflammer dans l'air. Lorsqu'il entre en contact avec de l'eau dans l'air, il libère de l'hydrogène hautement inflammable.
Lorsqu'il est ouvert à l'air et à l'humidité, le NaH est également facilement hydrolysé en la base corrosive forte d'hydroxyde de sodium (NaOH) en fonction de la réaction:
NaH + H2O → NaOH + H2
Dans cette réaction, on peut voir que l'hydrure de sodium se comporte comme une base. Cela est dû à l'électronégativité.
Le sodium a une électronégativité significativement plus faible (≈1.0) que l'hydrogène (≈2.1), ce qui signifie que l'hydrogène attire la densité électronique vers lui-même, s'éloignant du sodium pour générer un cation sodium et un anion hydrure.
Pour qu'un composé soit un acide de Brønsted, il doit séparer la densité électronique de l'hydrogène, c'est-à-dire le connecter à un atome électronégatif tel que l'oxygène, le fluor, l'azote, etc. Ce n'est qu'alors qu'il peut être formellement décrit comme H + et peut être dissocié en tant que tel.
Un hydrure est bien mieux décrit comme H- et il a une paire d'électrons libres. En tant que tel, il s'agit d'une base de Brønsted, pas d'un acide. En fait, si vous étendez la définition acide / base de Brønsted comme Lewis l'a fait, vous conclurez que le sodium (Na +) est l'espèce acide ici.
Le produit de réaction acide / base de Brønsted de la base H et de l'acide H + devient H2. Puisque l'hydrogène acide est extrait directement de l'eau, l'hydrogène gazeux peut faire des bulles, déplaçant l'équilibre même si la réaction n'est pas favorisée thermodynamiquement.
Des ions OH- peuvent rester qui peuvent être écrits avec le reste du cation Na + pour donner de l'hydroxyde de sodium (Pourquoi l'hydrure de sodium solide est-il une base et non un acide lorsqu'il réagit avec de l'eau?, 2016).
Réactivité et dangers
Le composé est un puissant agent réducteur. Attaque SiO2 dans le verre. Il s'enflamme au contact des gaz F2, Cl2, Br2 et I2 (ce dernier à des températures supérieures à 100 ° C), notamment en présence d'humidité, pour former HF, HCl, HBr et HI.
Réagit avec le soufre pour donner Na2S et H2S. Peut réagir de manière explosive avec le diméthylsulfoxyde. Réagit vigoureusement avec l'acétylène, même à -60 ° C. Il est spontanément inflammable dans le fluor.
Lance une réaction de polymérisation dans le 2,2,3-trifluoropropionate d'éthyle, de sorte que l'ester se décompose violemment. La présence dans la réaction de succinate de diéthyle et de trifluoroacétate d'éthyle a provoqué des explosions (SODIUM HYDRIDE, 2016).
L'hydrure de sodium est considéré comme corrosif pour la peau ou les yeux, en raison du potentiel de sous-produits caustiques des réactions avec l'eau.
En cas de contact avec les yeux, ceux-ci doivent être rincés à grande eau sous les paupières pendant au moins 15 minutes et consulter immédiatement un médecin.
En cas de contact avec la peau, brossez immédiatement et rincez la zone affectée avec de l'eau. Consulter un médecin si l'irritation persiste.
Nocif en cas d'ingestion en raison d'une réaction à l'eau. Ne pas faire vomir. Une attention médicale doit être recherchée immédiatement et la victime transférée dans un établissement médical.
La dispersion d'huile d'hydrure de sodium n'est pas une poudre. Cependant, le matériau réactif peut émettre un fin brouillard caustique. En cas d'inhalation, rincer la bouche avec de l'eau et transporter la victime à l'air frais. Des soins médicaux doivent être recherchés (Rhom et Hass inc., 2007).
Applications
L'utilisation principale de l'hydrure de sodium est de réaliser des réactions de condensation et d'alkylation qui se développent par la formation d'un carbanion (catalysé par la base).
L'hydrure de sodium dans l'huile ressemble aux alcoolates métalliques de sodium et de sodium dans sa capacité à fonctionner comme un agent de déprotonation dans l'ester acétoacétique, les condensations de Claisen, Stobbe, Dieckmann et d'autres réactions apparentées. Il présente des avantages notables par rapport aux autres agents de condensation en ce que:
- C'est une base plus solide, ce qui se traduit par une déprotonation plus directe.
- Aucun excès n'est nécessaire.
- Le H2 produit donne une mesure de l'ampleur de la réaction.
- Les réactions secondaires telles que les réductions sont éliminées.
Les alkylations d'amines aromatiques et hétérocycliques telles que la 2-aminopyridine et la phénothiazine sont facilement réalisées avec un rendement élevé en utilisant des mélanges toluène-méthylformamide. La concentration de diméthylformamide est une variable utilisée pour contrôler la vitesse de réaction (HINCKLEY, 1957).
L'utilisation d'hydrure de sodium pour le stockage de l'hydrogène a été proposée pour une utilisation dans des véhicules à pile à combustible, l'hydrure étant enfermé dans des granulés de plastique qui sont broyés en présence d'eau pour libérer de l'hydrogène.
Références
- HINCKLEY, MD (1957). Fabrication, manipulation et utilisations de l'hydrure de sodium. Advances in Chemistry, vol. 19, 106-117.
- Mark Winter [Université de Sheffield et WebElements Ltd, U. (1993-2016). Sodium: hydrure de sodium. Récupéré de WebElements: webelements.com.
- Centre national d'information sur la biotechnologie. (sf). Base de données des composés PubChem; CID = 24758. Récupéré de PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Rhom et Hass inc. (2007, décembre). Hydrure de sodium 60% de dispersion dans l'huile. Récupéré de dow.com.
- Société royale de chimie. (2015). Hydrure de sodium. Récupéré de ChemSpider: chemspider.com.
- HYDRURE DE SODIUM. (2016). Récupéré de cameochemicals: cameochemicals.noaa.gov.
- Formule d'hydrure de sodium - Hydrure de sodium Utilisations, propriétés, structure et formule. (2005-2017). Récupéré de Softschools.com: softschools.com.
- HYDRURE DE SODIUM. (sf). Récupéré de chemicalland21: chemicalland21.com.
- Pourquoi l'hydrure de sodium solide est-il une base et non un acide lorsqu'il réagit avec de l'eau? (2016, 20 avril). Récupéré de stackexchange: chemistry.stackexchange.com.