Натриев борохидрид: свойства, получаване и приложение

Натриевият борохидрид е силно реактивно вещество. Изследването на свойствата му обогати значително органичната и неорганичната химия и реши редица важни аналитични проблеми. Това съединение е едно от най-разработените в промишлено отношение метални борхидриди от групата на алкалоземните съединения.

Общо описание

Натриевият борохидрид е безцветно кристално вещество без мирис. За разлика от други борхидриди на алкални метали, той е относително стабилен във въздух и вода. Това обяснява широкото му приложение в химическата промишленост.

Емпиричната формула на натриевия борохидрид е NaBH₄.

Физични свойства

Следните физични свойства са характерни за съединението:

• температура на топене - 500 °С;
• Кристална решетка в кубична сингония
• молекулно тегло - 37,843 a. е. м.;
• плътност 1,08 kg/m³;
• хигроскопичност - висока;
• Висока електропроводимост в разтвор с амоняк и диглий.

Химични свойства

Основните химични свойства на натриевия борохидрид са следните:

• Добра разтворимост във вода, алкохоли, течен амоняк, амоняк и производни на окислителни киселини; лоша разтворимост в диетилов етер, въглеводородни съединения;
• в неводни разтвори се наблюдава обменна реакция с халогениди на литий, магнезий, барий, алуминий;
• веществото кристализира от вода под формата на NaBH дихидрат₄-2H₂O;
• в реакция с азота амонякът се редуцира;
• изсушаването на дихидрата може да се извърши само при вакуумни условия;
• в реакция с диметилформамид, ацетамид образуване на солвати.

Това вещество е силно реактивно и редукционно. Вторият вид процес се извършва при различни параметри:

• липса на разтворител;
• във водни разтвори;
• в органични среди;
• в разтвори с широк киселинно-алкален диапазон.

Получаване на

Това съединение се синтезира чрез по няколко начина. Основни типове реакциите са описани по-долу:

• диборан с натриев хидрид или натриев метилат:

2NaH + B₂H₆ → 2NaBH₄ ,

3CH₃ONa + 2B₂H₆ → 3NaBH₄ + B(OCH₃)₃;

• диметоксиборан с натриев триметоксиборохидрид:

2NaBH(OCH₃)₃ + 3(CH₃O)₂BH₃= NaBH₄ + 3B(OCH₃)₃;

• натриев хидрид с бор-етил етер:

4NaH + B(OCH₂CH ₃)₃ → NaBH₄ + 3NaOCH₂CH₃;

• натриев хидрид с боров трихлорид или борен анхидрид:

BX₃ + 4NaH → NaBH₄ + 3NaX ,

X = Cl, 1/2 * O.

Полученото техническо вещество се пречиства чрез екстракция или рекристализация от различни разтворители.

Приложения

Натриевият борохидрид се използва за следните цели:

• фин неорганичен и органичен синтез;
• производство на метални разтвори;
• изследване на структурата на веществата;
• определяне на кинетиката на химичните реакции;
• Получаване на борхидриди на други метали и техни производни;
• Възстановяване на благородни метали (платина, паладий, сребро, злато) от отработени водни разтвори, които са продукт на лабораторен анализ или промишлено производство;
• Получаване на чист водороден газ;
• Разпенване на синтетични материали на основата на полиестери, поливинилов алкохол и пяна;
• синтез на съединения на бора (диборан, боров трииодид, хидразин моноборан, етиламин бор, натриев боросърфид и други);
• производство на порести топлоизолационни покрития.

Таблетки от оксалова киселина, лимонена киселина, янтарна киселина, хидросулфати, хидрофосфати, въглерод, покрит с кобалтови, платинови или паладиеви соли, се използват като катализатори за извличане на водород от борохидрид във вода.

Метални покрития

Натриевият борхидрид се използва и за производство на метално-боркови покрития с добри експлоатационни характеристики:

• висока твърдост;
• устойчивост на износване;
• устойчивост на корозия;
• висока точка на топене.

Борхидридният метод позволява производството на покрития на медна, сребърна, златна, желязна, никелова, кобалтова, паладиева, платинена и друга метална основа при ниска температура (около 40°C). Различни компоненти (сулфити, сулфити, тиосулфати) могат да се използват като добавки, което прави възможно получаването на дву- и трикомпонентни сплави с нови свойства.