هيدريد الصوديوم

📅 آخر تحديث: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

هيدريد الصوديوم هو المركب الكيميائي ذو الصيغة التجريبية Na₂H . يُستخدم هذا الهيدريد، وهو فلز قلوي، بشكل أساسي كقاعدة قوية ولكنها قابلة للاشتعال في التخليق العضوي . يُعدّ NaH هيدريدًا ملحيًا (شبيهًا بالملح) ، يتكون من أيونات الصوديوم ( Na⁺ ) وأيونات الهيدروجين (H⁻ ) ، على عكس الهيدريدات الجزيئية مثل البوران ، والسيليان ، والجرمانيوم ، والأمونيا ، والميثان . وهو مادة أيونية غير قابلة للذوبان في جميع المذيبات (باستثناء فلز الصوديوم المنصهر)، وهو ما يتوافق مع حقيقة أن أيونات الهيدروجين ( H⁻ ) لا توجد في المحلول.

الخصائص والبنية الأساسية

هيدريد الصوديوم (NaH) عديم اللون، على الرغم من أن العينات تبدو رمادية اللون عمومًا. كثافة هيدريد الصوديوم (NaH) أعلى بنحو 40% من كثافة الصوديوم (Na).0.968  جم/سم 3 ).

يتبنى هيدريد الصوديوم (NaH)، مثل هيدريد الليثيوم (LiH ) وهيدريد البوتاسيوم ( KH) وهيدريد الروبيديوم (RbH ) وهيدريد السيزيوم (CsH) ، بنية بلورية مشابهة لبنية كلوريد الصوديوم (NaCl) . في هذه البنية، يُحاط كل أيون صوديوم (Na + ) بستة مراكز هيدروجين ( H- ) في شكل ثماني الأوجه. نصف قطر أيون الهيدروجين ( H- )146  بيكومتر في NaH) و F − ((133  pm ) قابلة للمقارنة، كما يتضح من المسافات بين Na−H و Na−F . [ 6 ]

"هيدريد الصوديوم العكسي" (صوديوم الهيدروجين)

تحدث حالة غير مألوفة في مركب يُطلق عليه اسم "هيدريد الصوديوم العكسي"، والذي يحتوي على أيونات الهيدروجين (H +) والصوديوم (Na- ) . يُعدّ الصوديوم (Na- ) قلويدًا ، ويختلف هذا المركب عن هيدريد الصوديوم العادي في احتوائه على طاقة أعلى بكثير نتيجة انتقال إلكترونين من الهيدروجين إلى الصوديوم. وينشأ مشتق من "هيدريد الصوديوم العكسي" هذا في وجود القاعدة [36 ] أدامانزان . يغلّف هذا الجزيء أيون الهيدروجين ( H +) بشكل غير قابل للانعكاس، ويحميه من التفاعل مع قلويد الصوديوم ( Na- ) . [ 7 ] وقد أشارت الدراسات النظرية إلى أن الأمين الثالثي البروتوني غير المحمي، والمرتبط بقلويد الصوديوم، قد يكون غير مستقر في ظل ظروف مذيبة معينة، على الرغم من أن حاجز التفاعل سيكون منخفضًا، وقد يكون إيجاد مذيب مناسب أمرًا صعبًا. [ 8 ]

تحضير

يُحضّر هيدريد الصوديوم صناعياً بإضافة الصوديوم المنصهر إلى الزيت المعدني مع الهيدروجين عند الضغط الجوي، ويُخلط بقوة عند سرعة دوران تبلغ حوالي 8000 دورة في الدقيقة. ويكون التفاعل سريعاً بشكل خاص عند درجة حرارة تتراوح بين 250 و300 درجة مئوية (482-572 درجة فهرنهايت) .  

2 Na + H 2 → 2 NaH

غالباً ما يتم استخدام معلق NaH الناتج في الزيت المعدني بشكل مباشر، كما هو الحال في إنتاج ثنائي البوران . [ 9 ]

تطبيقات في التخليق العضوي

كقاعدة قوية

يُعدّ هيدريد الصوديوم (NaH) قاعدةً واسعة النطاق وذات فائدة كبيرة في الكيمياء العضوية. [ 10 ] وبصفته قاعدةً فائقة ، فهو قادر على نزع البروتون من مجموعة واسعة من أحماض برونستد، حتى الضعيفة منها ، لإنتاج مشتقات الصوديوم المقابلة. تحتوي الركائز "السهلة" النموذجية على روابط OH وNH وSH، بما في ذلك الكحولات والفينولات والبيرازولات والثيولات .

يُعرف هيدريد الصوديوم (NaH) بقدرته على نزع البروتونات من الأحماض الكربونية (أي روابط CH) مثل مركبات 1،3- ثنائي الكربونيل كإسترات حمض المالونيك . ويمكن ألكلة مشتقات الصوديوم الناتجة. يُستخدم NaH على نطاق واسع لتحفيز تفاعلات تكثيف مركبات الكربونيل عبر تكثيف ديكمان ، وتكثيف ستوب ، وتكثيف دارزين ، وتكثيف كلايسن . تشمل الأحماض الكربونية الأخرى القابلة لنزع البروتونات بواسطة NaH أملاح السلفونيوم وثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) . يُستخدم NaH في تحضير إيليدات الكبريت ، والتي بدورها تُستخدم لتحويل الكيتونات إلى إيبوكسيدات ، كما في تفاعل جونسون-كوري-تشايكوفسكي .

كعامل مختزل

يُختزل هيدريد الصوديوم (NaH) بعض مركبات العناصر الرئيسية، لكن التفاعل المماثل نادر جدًا في الكيمياء العضوية. [ 11 ] ومن الجدير بالذكر أن ثلاثي فلوريد البورون يتفاعل لإنتاج ثنائي البوران وفلوريد الصوديوم : [ 12 ]

6 NaH + 2 BF 3 → B 2 H 6 + 6 NaF

كما يتم اختزال روابط Si–Si و S–S في ثنائي السيلانات وثنائي الكبريتيدات .

يمكن إجراء سلسلة من تفاعلات الاختزال، بما في ذلك إزالة السيانات من النتريلات الثلاثية، واختزال الإيمينات إلى أمينات، والأميدات إلى ألدهيدات، بواسطة كاشف مركب يتكون من هيدريد الصوديوم ويوديد فلز قلوي ( NaH · MI ، حيث M = Li، Na). [ 13 ]

تخزين الهيدروجين

على الرغم من عدم أهميته التجارية، فقد اقتُرح استخدام هيدريد الصوديوم لتخزين الهيدروجين في مركبات خلايا الوقود . في إحدى التجارب العملية، تُسحق حبيبات بلاستيكية تحتوي على هيدريد الصوديوم في وجود الماء لإطلاق الهيدروجين. ومن التحديات التي تواجه هذه التقنية إعادة توليد هيدريد الصوديوم من هيدروكسيد الصوديوم الناتج عن التحلل المائي. [ 14 ]

الاعتبارات العملية

يُباع هيدريد الصوديوم عادةً على شكل خليط من 60% هيدريد الصوديوم (وزن/وزن) في زيت معدني . يُعدّ هذا المُعلق أكثر أمانًا في التعامل والوزن من هيدريد الصوديوم النقي. تتطلب التفاعلات التي تتضمن هيدريد الصوديوم عادةً تقنيات خالية من الهواء .

أمان

يمكن أن يشتعل هيدريد الصوديوم (NaH) تلقائيًا في الهواء . كما يتفاعل بشدة مع الماء أو الهواء الرطب مُطلقًا الهيدروجين ، وهو غاز شديد الاشتعال، وهيدروكسيد الصوديوم (NaOH)، وهو قاعدة أكالة . عمليًا، يُباع معظم هيدريد الصوديوم على شكل مُعلق في الزيت المعدني ، والذي يُمكن التعامل معه بأمان في الهواء. على الرغم من أن هيدريد الصوديوم يُستخدم على نطاق واسع في ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO ) أو ثنائي ميثيل فورماميد (DMF) أو ثنائي ميثيل أسيتاميد (DMAc) لتفاعلات من نوع SN2، فقد سُجلت العديد من حالات الحرائق و/أو الانفجارات الناتجة عن هذه المخاليط. [ 15 ]

مراجع

  1. 1 2 3 هاينز، ويليام م.، محرر. (2016). دليل سي آر سي للكيمياء والفيزياء (الطبعة 97  ). بوكا راتون، فلوريدا: مطبعة سي آر سي . الصفحات  4.86، 5.35. ISBN 9781498754293.
  2. 1 2 3 شركة سيجما-ألدريتش ، هيدريد الصوديوم (جاف) . تم الاطلاع عليه في يناير 2026.
  3. ↑ سينغ، س.؛ إيجت، س.و.هـ. (30 ديسمبر 2008). "تُسهّل فراغات الهيدروجين حركية نقل الهيدروجين في بلورات نانوية من هيدريد الصوديوم" . مجلة Physical Review B. 78 ( 22) 224110. Bibcode : 2008PhRvB..78v4110S . doi : 10.1103/PhysRevB.78.224110 .
  4. ^ باتسانوف، ستيبان س. روشكين، يفغيني د.؛ بوروشينا، إنجا أ. (2016). معاملات الانكسار للمواد الصلبة . سبرينغر. ص. 35. رقم ISBN  978-981-10-0797-2.
  5. ↑ زومدال، ستيفن س. (2009). المبادئ الكيميائية، الطبعة السادسة . شركة هوتون ميفلين. ص. A23. ISBN  978-0-618-94690-7.
  6. ↑ ويلز، أ. ف. (1984). الكيمياء اللاعضوية البنيوية ( الطبعة الخامسة). أكسفورد [أكسفوردشاير] : نيويورك: مطبعة كلارندون ؛ مطبعة جامعة أكسفورد. ISBN    978-0198553700.
  7. ^ ريدكو، MY؛ فلاسا، م.؛ جاكسون، جي. ميسيوليك، AW. هوانغ، ر. صبغ، JL؛ وآخرون . (2002). " "هيدريد الصوديوم العكسي": ملح بلوري يحتوي على أيونات الهيدروجينو Na −". J. Am. Chem. Soc . 124 (21): 5928– 5929. doi : 10.1021/ja025655+ . PMID 12022811 . 
  8. ↑ ساويكا، أغنيشكا؛ سكوركي، بيوتر؛ سيمونز، جاك (2003). "هيدريد الصوديوم العكسي: دراسة نظرية" ( ملف PDF) . مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 125 (13): 3954-3958 . Bibcode : 2003JAChS.125.3954S . doi : 10.1021/ja021136v . PMID 12656631. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 2013-02-09. 
  9. ^ ريتماير ، بيتر. ويتلمان ، أولريش (2000-06-15). "الهيدريدات". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . فاينهايم: وايلي-VCH. دوى : 10.1002/14356007.a13_199 . رقم ISBN 978-3-527-30673-2.
  10. ↑ جاولي، روبرت إي. (2001). "هيدريد الصوديوم". في باكيت، ل. (محرر). موسوعة الكواشف للتخليق العضوي . تشيتشستر ؛ نيويورك: جون وايلي وأولاده. doi : 10.1002/047084289X.rs073 . ISBN  9780471936237.
  11. ↑ تو، بي تشوي؛ تشان، غو هاو؛ تناي، يا لين؛ هيراو، هاجيمي؛ تشيبا، شونسوكي (2016-03-07). "اختزال الهيدريد بواسطة مركب هيدريد الصوديوم-يوديد" . Angewandte Chemie International Edition . 55 (11): 3719–3723 . doi : 10.1002/ anie.201600305 . ISSN 1521-3773 . PMC 4797714. PMID 26878823 .   
  12. ↑ هولمان، أرنولد فريدريك؛ ويبرغ، إيغون (2001)، ويبرغ، نيلز (محرر)، الكيمياء غير العضوية ، ترجمة إيغلسون، ماري؛ بروير، ويليام، سان دييغو/برلين: أكاديميك برس/دي غرويتر، ISBN 0-12-352651-5
  13. ↑ أونغ، ديريك ييرين؛ تيجو، سيبوترا؛ شو، كاي؛ هيراو، هاجيمي؛ تشيبا، شونسوكي (2017-01-01). "إزالة الهالوجين بالهيدروجين من الهالوأرينات بواسطة مركب هيدريد-يوديد الصوديوم". Angewandte Chemie International Edition . 56 (7): 1840–1844 . doi : 10.1002/anie.201611495 . hdl : 10356/154861 . ISSN 1521-3773 . PMID 28071853 .  
  14. ↑ دي بيترو، ج. فيليب؛ سكولنيك، إدوارد ج. (أكتوبر 1999). "تحليل نظام تخزين الهيدروجين القائم على هيدريد الصوديوم الذي تطوره شركة باوربول تكنولوجيز" (ملف PDF) . وزارة الطاقة الأمريكية، مكتب تقنيات الطاقة. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 13 ديسمبر 2006. تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 سبتمبر 2009 .
  15. ↑ يانغ، تشيانغ؛ شينغ، مين؛ هينكليس، جيمس جيه؛ تو، سيو؛ وينش، إريك؛ تشانغ، هونغلو؛ تشانغ، ييكون؛ تاكر، كريغ؛ إيجه، ديفيد إي. (2019). "مخاطر انفجار هيدريد الصوديوم في ثنائي ميثيل سلفوكسيد، وN،N-ثنائي ميثيل فورماميد، وN،N-ثنائي ميثيل أسيتاميد" . بحوث وتطوير العمليات العضوية . 23 (10): 2210-2217 . doi : 10.1021/acs.oprd.9b00276 .