Nátrium-bórhidrid: tulajdonságok, előállítás és alkalmazás

2024 Szerző: Angel Austin | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 05:29

A nátrium-bór-hidrid nagyon reaktív anyag. Tulajdonságainak vizsgálata lehetővé tette a szerves és szervetlen kémia jelentős információs gazdagítását, valamint számos fontos elemzési probléma megoldását. Ez a vegyület az egyik leginkább iparosodott alkáliföldfém-bórhidridek közül.

Általános leírás

A nátrium-bór-hidrid színtelen, szagtalan kristályos anyag. Más alkálifém-bórhidridekkel ellentétben levegőben és vízben viszonylag stabil. Ez annak köszönhető, hogy széles körben használják a vegyiparban.

A nátrium-bór-hidrid empirikus képlete: NaBH₄.

Fizikai tulajdonságok

Ez a vegyület a következő fizikai tulajdonságokkal rendelkezik:

• olvadáspont - 500 °C;
• kristályrács típusa - köbös szingónia;
• molekulatömeg – 37,843 a.u. e. m.;
• sűrűség - 1,08 kg/m³;
• higroszkóposság – magas;
• magas elektromos vezetőképesség ammóniával és diglimmel készült oldatban.

Kémiai tulajdonságok

A nátrium-bór-hidrid fő kémiai tulajdonságai a következők:

• jó oldhatóság vízben, alkoholokban, folyékony ammóniában, ammóniaszármazékokban és oxosavakban; rossz - dietil-éterben, szénhidrogén vegyületekben;
• nem vizes oldatokban kicserélődési reakció figyelhető meg lítiummal, magnéziummal, báriummal, alumínium-halogenidekkel;
• vízből az anyag NaBH dihidrát formájában kristályosodik₄-2H₂O;
• nitrogénnel való reagáláskor az ammónia csökken;
• a dihidrát szárítása csak vákuumban történhet;
• a dimetil-formamiddal, acetamiddal végzett reakcióban szolvátok képződnek.

Ez az anyag nagyon reaktív és redukáló hatású. A második típusú folyamat különböző paraméterekkel megy:

• nincs oldószer;
• vizes oldatokban;
• organikus környezetben;
• a sav-bázis index széles skálájával rendelkező oldatokban.

Fogadás

Ezt a vegyületet többféleképpen szintetizálják. A reakciók fő típusait az alábbiakban ismertetjük:

diborán hidriddel vagy nátrium-metiláttal:

2NaH + B₂H₆ → 2NaBH₄ , 3CH₃ONa + 2B₂H₆ → 3NaBH ₄ + B(OCH₃)₃;

dimetoxiboránnalnátrium-trimetoxi-bórhidrid:

2NaBH(OCH₃)₃ + 3(CH₃O) 2_BH3_=NaBH4 _{+ 3B(OCH}3₎ 3_;

nátrium-hidrid etil-bór-éterrel:

4NaH + B(OCH₂CH₃)₃ → NaBH 4 _{+ 3NaOCH}2_CH3_;

nátrium-hidrid bór-trikloriddal vagy bórsavanhidriddel:

BX₃ + 4NaH → NaBH₄ + 3NaX, X=Cl, 1/2O.

A kapott technikai anyagot különféle oldószerekből extrakcióval vagy átkristályosítással tisztítják.

Alkalmazás

A nátrium-bór-hidridet a következő célokra használják:

• finom szervetlen és szerves szintézis;
• fémszolok beszerzése;
• anyagok szerkezetének tanulmányozása;
• kémiai reakciók kinetikájának meghatározása;
• egyéb fémek bórhidridjei és származékaik beszerzése;
• nemesfémek (platina, palládium, ezüst, arany) regenerálása hulladék vizes oldatokból, amelyek laboratóriumi elemzés vagy ipari gyártás termékei;
• tiszta gáz-halmazállapotú hidrogén kinyerése;
• habosító szintetikus anyagok poliészter, polivinil-alkohol és hab alapú;
• bórvegyületek szintézise (diborán, bór-trijodid, hidrazin-monoborán, etil-amin-borán, nátrium-bór-szulfid és mások);
• porózus hőszigetelő bevonatok beszerzése.

A vízben lévő bórhidridből hidrogén felszabadulásának katalizátoraként oxálsav tablettákat használnak,citromsav, borostyánkősav, hidroszulfátok, hidrofoszfátok, kob alt-, platina- vagy palládiumsókkal bevont szén.

Fémbevonatok

A nátrium-bór-hidridet nagy teljesítményű fém-bór bevonatokhoz is használják:

• nagy keménység;
• kopásálló;
• korrózióállóság;
• magas olvadáspont.

A bórhidrid módszer lehetővé teszi alacsony hőmérsékletű (kb. 40 °C) bevonatok előállítását réz, ezüst, arany, vas, nikkel, kob alt, palládium, platina és más fémek alapján. Különféle komponensek (szulfitok, szulfitok, tioszulfátok) használhatók adalékanyagként, ami lehetővé teszi új tulajdonságokkal rendelkező két- és háromkomponensű ötvözetek előállítását.