โซเดียมโบโรไฮไดรด์ (NABH4): โครงสร้างคุณสมบัติการใช้งาน - เคมี - 2026

borohydride โซเดียมเป็นอนินทรีที่เป็นของแข็งที่มีสูตรทางเคมี NaBH 4 ถือได้ว่าเป็นตัวแทนของอัลคาไลโบโรไฮไดรด์และพบได้บ่อยที่สุด มีลักษณะเป็นผลึกสีขาว

เมื่อสัมผัสกับน้ำ NaBH ₄สามารถสร้างความร้อนและไฮโดรเจน H ₂ซึ่งติดไฟได้ดังนั้นจึงต้องใช้ความระมัดระวัง เนื่องจากความสะดวกในการสร้างไอออนของ H ^-ไฮไดรด์โซเดียมโบโรไฮไดรด์จึงเป็นสารประกอบที่มีฤทธิ์ลดปานกลางซึ่งเป็นสาเหตุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปฏิกิริยาทางเคมีเพื่อจุดประสงค์นี้

โซเดียมโบโรไฮไดรด์ NaBH ₄ของแข็ง Ondřej Mangl. ที่มา: Wikimedia Commons

คุณสมบัติในการรีดิวซ์ยังถูกใช้ในอุตสาหกรรมกระดาษเนื่องจากช่วยเพิ่มความสว่างและลักษณะความคงตัวของเยื่อและกระดาษโดยทำหน้าที่ต่อต้านการเกิดออกซิเดชันของเซลลูโลสซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของกระดาษ

เนื่องจากสามารถสร้างไฮโดรเจนได้อย่างง่ายดายในที่ที่มีน้ำจึงมีการตรวจสอบความเป็นไปได้ที่จะใช้เป็นแหล่งไฮโดรเจนที่ผันกลับได้ในเซลล์เชื้อเพลิง

มีการใช้งานอื่น ๆ ทั้งหมดโดยอาศัยคุณสมบัติในการลดเช่นในอุตสาหกรรมยา

โครงสร้าง

โซเดียมโบโรไฮไดรด์เป็นสารประกอบไอออนิก มันถูกสร้างโดยแอนไอออน borohydride ^-แนบมากับโซเดียมไอออน Na +

ประจุลบ^-คือ tetrahedral

โครงสร้างของโซเดียมโบโรไฮไดรด์ Kemikungen ที่มา: Wikimedia Commons

โครงสร้าง Lewis มีดังนี้:

โครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของ Lewis ของ NaBH ₄ . ผู้แต่ง: Marilú Stea

ศัพท์เฉพาะ

- โซเดียมโบโรไฮไดรด์

- โซเดียมเตตระไฮโดรโบเรต

- โซเดียมเตตระไฮโดรโบเรต

คุณสมบัติทางกายภาพ

สภาพร่างกาย

ผลึกของแข็งสีขาว

น้ำหนักโมเลกุล

37.84 ก. / โมล

อุณหภูมิการสลายตัวอัตโนมัติ

∼ 220ºC

อุณหภูมิสลายตัว

> 250 ºC

ความหนาแน่น

1,074 g / cm ³ที่ 20 ºC

การละลาย

NaBH ₄ค่อนข้างละลายในน้ำ (55 g / 100mL ที่25ºC) ซึ่งจะถูกไฮโดรไลซ์บางส่วน ละลายได้ใน tetrahydrofuran (THF) และไม่ละลายในไดเอทิลอีเทอร์

คุณสมบัติทางเคมี

โซเดียมโบโรไฮไดรด์ละลายในน้ำซึ่งผ่านกระบวนการย่อยสลายเบื้องต้นหรือไฮโดรไลซิสซึ่งทำให้สารละลายเป็นพื้นฐานป้องกันการไฮโดรไลซิสต่อไป

^- + H ₂ O → B (OH) ₃ + H ₂ ↑ + โอ^-

นี่คือคำอธิบายเพราะ^-ปฏิสัมพันธ์กับ H ⁺ของน้ำที่ H ⁺ยิง H ไอออนไฮไดรด์^-ในรูปแบบ H 2 มันอาจกล่าวได้ว่า BH ₃แข่งขันกับ H ⁺สำหรับ H ไอออนไฮไดรด์-

ในตัวกลางที่เป็นกรดการไฮโดรไลซิสจะสมบูรณ์เนื่องจากมีไอออน H ⁺มากมาย

NaBH ₄มีความเสถียรในอากาศแห้ง มันไม่ผันผวน

เนื่องจากมีไฮไดรด์ไอออนโซเดียมโบโรไฮไดรด์จึงเป็นสารประกอบรีดิวซ์ ช่วยลดหมู่คาร์บอนิล C = O ถึง C-OH นั่นคือสารประกอบคาร์บอนิลเป็นแอลกอฮอล์

NaBH ₄โดยตัวมันเองไม่ได้ลดพันธะคู่ C = C แม้แต่พันธะคู่ที่ผันเข้ากับหมู่คาร์บอนิล –C = CC (= O) -

แต่เมื่อสัมผัสกับกรด protonic (เช่น HCl) หรือลูอิสกรด (เช่น BCL ₃หรือ AlCl ₃ ) diborane B ₂ H ₆ จะเกิดขึ้น และถ้าปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นต่อหน้าสารประกอบอินทรีย์ที่มีพันธะคู่ C = C ไดโบราเน่ B ₂ H _{6 จะ}ทำการไฮโดรโบเรชั่นของสิ่งเหล่านี้

ในกรณีที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสมและเงื่อนไขเฉพาะโซเดียมโบโรไฮไดรด์สามารถลดหมู่ฟังก์ชันประเภทต่างๆได้

ความเสี่ยง

ความร้อนของปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสในน้ำเพียงพอที่จะจุดระเบิดไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นในนั้น ดังนั้นจึงควรใช้ความระมัดระวังในการจัดการ

NaBH ₄ติดไฟง่ายและไหม้ได้ง่าย

การได้รับ

ปฏิกิริยาการเตรียมโดยทั่วไปของ NaBH ₄คือโซเดียมไฮไดรด์ NaH และ B (OCH ₃ ) ₃ที่อุณหภูมิประมาณ 250 ºC:

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

การประยุกต์ใช้งาน

ในการลดปฏิกิริยาทางเคมี

ในฐานะที่เป็นแหล่งของ H ^-ไอออนNaBH ₄เป็นสารประกอบรีดิวซ์และใช้เพื่อเตรียมสารประกอบทางเคมีอื่น ๆ สำหรับสิ่งนี้จะใช้ในตัวทำละลายที่มีขั้วที่เป็นพิษนั่นคือไม่มีโปรตอน H ⁺เช่นไดเมทิลซัลฟอกไซด์เฮกซาเมทิลฟอสฟอราไมด์และไดเมทิลฟอร์มาไมด์

ใช้เป็นตัวรีดิวซ์ในปฏิกิริยาเคมีทั้งอินทรีย์และอนินทรีย์

ช่วยลดอัลดีไฮด์ให้กับแอลกอฮอล์หลักและคีโตนเป็นแอลกอฮอล์ทุติยภูมิ

นอกจากนี้ยังช่วยลดอัลคิลเฮไลด์ให้เป็นไฮโดรคาร์บอนเช่นไอโอโดเคนในการสลายตัวกรดโบรมานเดคาโนอิกเป็นกรดอันเดกคาโนอิกและคลอโรโดดีเคนเป็นโดดีเคน

หากทำหน้าที่เพียงอย่างเดียวการลดลงจะไม่ส่งผลกระทบต่อหมู่ฟังก์ชันอื่น ๆ เช่นเอสเทอร์กรดคาร์บอกซิลิกไนไตรล์และซัลโฟน

คุณสมบัติของการไม่ลดพันธะคู่ C = C แม้กระทั่งสิ่งที่ผันเข้ากับหมู่คาร์บอนิล –C = CC (= O) - ช่วยให้สามารถเตรียมแอลกอฮอล์ไม่อิ่มตัว -C = C-CH ₂ -OH

ในการลดสารประกอบอะโรมาติกไนเตรตให้เป็นอะนิลีนที่สอดคล้องกันจำเป็นต้องมีตัวเร่งปฏิกิริยาเช่นโคบอลต์หรือดีบุกคลอไรด์ ลดไดซัลไฟด์ให้เป็นไธออล

เมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยาและเงื่อนไขที่เหมาะสมจะช่วยให้สามารถลดกรดคาร์บอกซิลิกเอสเทอร์เอไมด์ไนไตรล์อิไมน์อีพอกไซด์และแม้แต่พันธะคู่และสาม

ในการผลิต H

NaBH ₄สามารถเปลี่ยนเป็นเซลล์เชื้อเพลิงได้

NaBH ₄ต่อหน้าสารละลาย KOH หรือ NaOH ที่เป็นด่างจะถูกไฮโดรไลซ์และผลิตไฮโดรเจน H ₂ซึ่งสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงในเซลล์เชื้อเพลิงอิเล็กโทรไลต์โพลีเมอร์

นอกจากนี้ยังได้รับการตรวจสอบว่าเป็นวัสดุจัดเก็บแบบย้อนกลับสำหรับ H ₂

NaBH ₄อนุภาคนาโนถูกสังเคราะห์และทำให้เสถียรด้วยสารลดแรงตึงผิว หลังจากการรักษาด้วย NiCl ₂ชั้นป้องกันหรือการเคลือบจะถูกสร้างขึ้นซึ่งควบคุมการปลดปล่อย H ₂ในลักษณะที่ย้อนกลับได้อย่างสมบูรณ์

วัสดุนาโนเมตริกใหม่นี้จะอนุญาตให้ใช้ H ₂เป็นเชื้อเพลิงสะอาดที่ผลิตด้วยวิธีหมุนเวียน

รถขับเคลื่อนเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน ดร. อาร์เทอร์เบราน์ (Arturbraun) ที่มา: Wikimedia Commons

ในอุตสาหกรรมเยื่อและกระดาษ

โซเดียมโบโรไฮไดรด์ใช้เพื่อปรับปรุงความมันเงาและคุณสมบัติทางกายภาพอื่น ๆ ของเยื่อและกระดาษ

การย่อยสลายของเมทริกซ์เซลลูโลสของกระดาษเกิดขึ้นผ่านกระบวนการที่ซับซ้อนซึ่งเกี่ยวข้องกับการเกิดออกซิเดชัน กลุ่มไฮดรอกซิลจะถูกออกซิไดซ์เป็นคาร์บอนิลและคาร์บอกซิลซึ่งจะทำให้กระดาษเปลี่ยนสีและคุณสมบัติทางกายภาพลดลง

ด้วยการบำบัดเยื่อหรือกระดาษด้วย NaBH ₄จะช่วยลดอัลดีไฮด์และคีโตนไปยังหมู่ -OH โดยไม่ส่งผลกระทบต่อกลุ่มกรดคาร์บอกซิลิกปรับปรุงความเสถียรและความมันวาวที่สูงกว่าค่าเริ่มต้น

NaBH ₄ช่วยเพิ่มความเงาของกระดาษ ผู้แต่ง: Rawpixel ที่มา: Pixabay

ในการใช้งานต่างๆ

โซเดียมโบโรไฮไดรด์ใช้ในการบำบัดน้ำเสียเป็นสารเพิ่มรสชาติในอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่มเป็นสารเคลือบผิวและสำหรับการเคลือบพื้นผิวในการผลิตยาสูบในอุตสาหกรรมยาสิ่งทอและอุตสาหกรรม หนังสัตว์

อ้างอิง

1. Christian, ML และ Aguey-Zinsou, K.-F. (2012) กลยุทธ์ Core-Shell ที่นำไปสู่ความสามารถในการจัดเก็บไฮโดรเจนแบบย้อนกลับได้สูงสำหรับ NaBH ₄ . ACS Nano 2012, 6, 9, 7739-7751 กู้คืนจาก pubs.acs.org.
2. Nora de Souza, MV และ Alves V. , TR (2006). วิธีการล่าสุดที่เป็นสื่อกลางโดยโซเดียมโบโรไฮไดรด์ในการลดสารประกอบประเภทต่างๆ App. Organometal. เคม 2549; 20: 798-810 กู้คืนจาก onlinelibrary.wiley.com.
3. อิมาโมโตะ, T. (1991). การลดลง โซเดียมโบโรไฮไดรด์ ในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ที่ครอบคลุม กู้คืนจาก sciencedirect.com.
4. Tang, LC (1986) การทำให้กระดาษคงที่ผ่านการบำบัดด้วยโซเดียมโบโรไฮไดรด์ ในประวัติศาสตร์สิ่งทอและวัสดุกระดาษ บทที่ 24. หน้าที่ 427-441. ความก้าวหน้าทางเคมีเล่ม 212 กู้คืนจาก pubs.acs.org
5. ฝ้ายเอฟอัลเบิร์ตและวิลคินสันจอฟฟรีย์ (1980) เคมีอนินทรีย์ขั้นสูง. พิมพ์ครั้งที่สี่. John Wiley & Sons
6. มอร์ริสัน, โรเบิร์ต ธ อร์นตัน; และ Boyd, Robert Neilson 2535. เคมีอินทรีย์. ศิษย์ฮอลล์. ไอ 81-203-0765-8
7. หอสมุดแพทยศาสตร์แห่งชาติสหรัฐอเมริกา (2019) โซเดียมโบโรไฮไดรด์ สืบค้นจาก: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.