- Estrutura
- Nomenclatura
- Propriedades físicas
- Estado físico
- Peso molecular
- Temperatura de autoignição
- temperatura de decomposição
- Densidade
- Solubilidade
- Propriedades quimicas
- Riscos
- Obtendo
- Formulários
- Em reações químicas de redução
- Na produção de H
- Na indústria de celulose e papel
- Em vários usos
- Referências
O borohidreto de sódio é um sólido inorgânico com a fórmula química NaBH 4. Pode ser considerado representativo dos borohidretos alcalinos e é o mais comum deles. É um sólido cristalino branco.
Ao entrar em contato com a água, o NaBH 4 pode gerar calor e hidrogênio H 2, que é combustível, portanto, deve ser manuseado com cuidado. Devido à facilidade com que pode gerar íons H - hidreto, o borohidreto de sódio é um composto moderadamente redutor e, portanto, amplamente utilizado em reações químicas para esse propósito.
Borohidreto de sódio, NaBH 4, sólida. Ondřej Mangl. Fonte: Wikimedia Commons.
Sua propriedade redutora também é utilizada na indústria papeleira, pois melhora as características de alvura e estabilidade da celulose e do papel por atuar contra a oxidação da celulose, principal componente do papel.
Como pode facilmente formar hidrogênio na presença de água, também foi investigada a possibilidade de usá-lo como fonte reversível de hidrogênio em células a combustível.
Tem outras utilizações todas baseadas na sua propriedade redutora, como na indústria farmacêutica.
Estrutura
O borohidreto de sódio é um composto iônico. É formado pelo ânion borohidreto - ligado ao cátion sódio Na +.
O ânion - é tetraédrico.
Estrutura do boro-hidreto de sódio. Kemikungen. Fonte: Wikimedia Commons.
Sua estrutura de Lewis é a seguinte:
Estrutura eletrônica de Lewis do NaBH 4. Autor: Marilú Stea.
Nomenclatura
-Boro-hidreto de sódio
-Tetrahidroborato de sódio
-Tetrahidruroborato de sódio
Propriedades físicas
Estado físico
Sólido branco cristalino.
Peso molecular
37,84 g / mol
Temperatura de autoignição
∼ 220 ºC
temperatura de decomposição
> 250 ºC
Densidade
1.074 g / cm 3 a 20 ºC
Solubilidade
O NaBH 4 é bastante solúvel em água (55 g / 100mL a 25 ºC), onde é parcialmente hidrolisado. É solúvel em tetrahidrofurano (THF) e é insolúvel em éter dietílico.
Propriedades quimicas
O borohidreto de sódio se dissolve na água, onde sofre decomposição inicial ou hidrólise que torna a solução básica, evitando hidrólise posterior.
- + H 2 O → B (OH) 3 + H 2 ↑ + OH -
Isso é explicado porque o - interage com o H + da água, onde o H + leva um ânion hidreto H - para formar H 2. Pode-se dizer que o BH 3 compete com o H + pelo íon hidreto H -.
Em meio ácido, a hidrólise é completa devido à abundância de íons H +.
NaBH 4 é estável em ar seco. Não é volátil.
Devido ao seu conteúdo de íons hidreto, o borohidreto de sódio é um composto redutor. Permite reduzir o grupo carbonila C = O a C-OH, ou seja, compostos carbonila a álcoois.
O NaBH 4 por si só não reduz as ligações duplas C = C, nem mesmo aquelas conjugadas com grupos carbonila –C = CC (= O) -.
No entanto, em contato com ácidos protônicos (como HCl) ou ácidos de Lewis (como BCl 3 ou AlCl 3), diborano B 2 H 6 é formado. E se esta reação for realizada na presença de compostos orgânicos com ligações duplas C = C, o diborano B 2 H 6 realiza a hidroboração destes.
Na presença de catalisadores apropriados e condições específicas, o boro-hidreto de sódio pode reduzir vários tipos de grupos funcionais.
Riscos
O calor da reação de hidrólise na água é suficiente para inflamar o hidrogênio que se forma nela. Portanto, é importante ter cuidado ao manuseá-lo.
NaBH 4 é facilmente inflamado e queima facilmente.
Obtendo
A reação de preparação típica para NaBH 4 é com hidreto de sódio NaH e B (OCH 3) 3 a uma temperatura de cerca de 250 ºC:
4 NaH + B (OCH 3) 3 → NaBH 4 + 3 NaOCH 3
Formulários
Em reações químicas de redução
Como fonte de H - iões, NaBH 4 é um composto redutor e é utilizada para preparar outros compostos químicos. Para isso, é utilizado em solventes polares apróticos, ou seja, sem prótons H +, como dimetilsulfóxido, hexametilfosforamida e dimetilformamida.
É usado como agente redutor em reações químicas orgânicas e inorgânicas.
Permite reduzir os aldeídos a álcoois primários e as cetonas a álcoois secundários.
Também reduz halogenetos de alquila a hidrocarbonetos, como iododecano a decano, ácido bromoundecanóico a ácido undecanóico e clorododecano a dodecano.
Se agir sozinho, a redução não afeta outros grupos funcionais como éster, ácido carboxílico, nitrila e sulfona.
Sua propriedade de não reduzir as ligações duplas C = C, nem mesmo aquelas conjugadas com grupos carbonila –C = CC (= O) -, permite a preparação de álcoois insaturados -C = C-CH 2 -OH.
Para reduzir os compostos aromáticos nitrados às suas anilinas correspondentes, é necessária a presença de catalisadores como o cobalto ou o cloreto de estanho. Reduz dissulfetos a tióis.
Na presença de condições e catalisadores adequados, permite a redução de ácidos carboxílicos, ésteres, amidas, nitrilas, iminas, epóxidos e até mesmo ligações duplas e triplas.
Na produção de H
NaBH 4 pode ser convertido em uma célula de combustível.
NaBH 4 na presença de uma solução alcalina de KOH ou NaOH é hidrolisado e produz hidrogênio H 2 que pode ser usado como combustível em uma célula a combustível de eletrólito polimérico.
Também foi investigado como um material de armazenamento reversível para H 2.
Nanopartículas de NaBH 4 são sintetizadas e estabilizadas com um surfactante. Após o tratamento com NiCl 2, é formada uma camada ou revestimento protetor que regula a liberação de H 2 de forma totalmente reversível.
Este novo material nanométrico permitiria o uso do H 2 como combustível limpo produzido de forma renovável.
Veículo movido a célula de combustível de hidrogênio. Dr. Artur Braun (Arturbraun). Fonte: Wikimedia Commons.
Na indústria de celulose e papel
O borohidreto de sódio é usado para melhorar o brilho e outras propriedades físicas da polpa e do papel.
A degradação da matriz celulósica do papel ocorre por meio de processos complexos que envolvem oxidação. Os grupos hidroxila oxidam em carbonila e carboxila, o que leva à descoloração do papel e à diminuição de suas propriedades físicas.
Ao tratar a polpa ou papel com NaBH 4, reduz aldeídos e cetonas a grupos -OH sem afetar os grupos de ácido carboxílico, melhorando a estabilidade e o brilho em valores superiores aos iniciais.
NaBH 4 melhora o brilho do papel. Autor: relevant. Fonte: Pixabay.
Em vários usos
O borohidreto de sódio é utilizado no tratamento de águas residuais, como agente intensificador de sabor na indústria de alimentos e bebidas, como agente de revestimento e para tratamento de superfície, na produção de tabaco, nas indústrias farmacêutica, têxtil e industrial. de couro.
Referências
- Christian, ML e Aguey-Zinsou, K.-F. (2012). Estratégia Core-Shell que leva a alta capacidade de armazenamento de hidrogênio reversível para NaBH 4. ACS Nano 2012, 6, 9, 7739-7751. Recuperado de pubs.acs.org.
- Nora de Souza, MV e Alves V., TR (2006). Metodologias recentes mediadas por borohidreto de sódio na redução de diferentes classes de compostos. App. Organometal. Chem. 2006; 20: 798-810. Recuperado de onlinelibrary.wiley.com.
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- Tang, LC (1986) Stabilization of Paper through Sodium Borohydride Treatment. Em Têxteis Históricos e Materiais de Papel. Capítulo 24. Páginas 427-441. Advances in Chemistry, Volume 212. Recovered from pubs.acs.org.
- Cotton, F. Albert e Wilkinson, Geoffrey. (1980). Química Inorgânica Avançada. Quarta edição. John Wiley & Sons.
- Morrison, Robert Thornton; e Boyd, Robert Neilson. 1992. Organic Chemistry. Prentice-Hall. ISBN 81-203-0765-8.
- Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA. (2019). Boro-hidreto de sódio. Recuperado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.