Hidruro de sodio (NaH): propiedades, reactividad, peligros, usos
El hidruro de sodio es un compuesto inorgánico de fórmula NaH. Posee un enlace iónico entre el sodio y el hidruro. Su estructura se ilustra en la figura 1. Es representativo de los hidruros salinos, lo que significa que es un hidruro similar a la sal, compuesto por iones Na+ y H-, en contraste con los hidruros más moleculares tales como borano, metano, amoníaco y agua.
La estructura cristalina posee un número de coordinación 6, donde cada molécula de sodio está rodeada por 8 iones hidruro presentando una forma octaédrica y se ilustra en la figura 2 (Mark Winter [The University of Sheffield and WebElements Ltd, 1993-2016).
El compuesto se prepara por la reacción directa entre el sodio y el gas de hidrógeno (Sodium hydride Formula – Sodium hydride Uses, Properties, Structure and Formula, 2005-2017) de la siguiente manera:
H2 + 2Na → 2NaH
El hidruro de sodio se vende comercialmente como una forma de dispersión al 60% p/p (porcentaje peso a peso) en aceite mineral para una manipulación segura (SODIUM HYDRIDE, s.f.).
Índice del artículo
El hidruro de sodio es un sólido blanco cuando está puro aunque generalmente se consigue de color gris o plateado. Su apariencia se muestra en la figura 3.
El NaH tiene un peso molecular de 23,99771 g/mol, una densidad de 1,396 g/ml y un punto de fusión de 800 °C (Royal Society of Chemistry, 2015). Es insoluble en amoniaco, benceno, tetracloruro de carbono y disulfuro de carbono (National Center for Biotechnology Information, s.f.).
El compuesto es en extremo inestable. El NaH puro puede inflamarse fácilmente en el aire. Cuando entra en contacto con el agua presente en el aire, libera hidrógeno altamente inflamable.
Cuando está abierto al aire y a la humedad, el NaH también se hidroliza fácilmente en la base corrosiva fuerte de hidróxido de sodio (NaOH) según la reacción:
NaH + H2O → NaOH + H2
En esta reacción se puede observar que el hidruro de sodio se comporta como una base. Esto es debido a la electronegatividad.
El sodio tiene una electronegatividad significativamente inferior (≈1,0) que el hidrógeno (≈2,1), lo que significa que el hidrógeno extrae la densidad de electrones hacia sí mismo, alejándose del sodio para generar un catión de sodio y un anión de hidruro.
Para que un compuesto sea un ácido de Brønsted necesita separar la densidad de electrones del hidrógeno, es decir, conectarlo a un átomo electronegativo tal como oxígeno, flúor, nitrógeno, etc. Solo entonces, se puede describir formalmente como H+ y puede disociarse como tal.
Un hidruro es mucho mejor descrito como H- y tiene un par de electrones libre. Como tal, es una base de Brønsted, no un ácido. De hecho, si se extiende la definición Brønsted ácido/base en la forma en que Lewis lo hizo, llegará a la conclusión de que el sodio (Na+) es la especie ácida aquí.
El producto de reacción ácido/base Brønsted de la base H- y el ácido H+ pasa a ser H2. Debido a que el hidrógeno ácido es extraído directamente del agua, el gas hidrógeno puede burbujear, desplazando el equilibrio incluso si la reacción no es termodinámicamente favorecida.
Pueden quedar iones OH- que se pueden escribir con el resto del catión Na+ para dar hidróxido de sodio (Why is solid sodium hydride a base and not an acid when reacted with water?, 2016).
El compuesto es un poderoso agente reductor. Ataca el SiO2 en vidrio. Se inflama al contacto con F2, Cl2, Br2 e I2 gaseosos (el último a temperaturas superiores a 100 ° C), especialmente en presencia de humedad, para formar HF, HCl, HBr y HI.
Reacciona con azufre para dar Na2S y H2S. Puede reaccionar explosivamente con dimetilsulfóxido. Reacciona vigorosamente con acetileno, incluso a -60 ° C. Es inflamable espontáneamente en flúor.
Inicia una reacción de polimerización en etil-2,2,3-trifluoropropionato, de tal manera que el éster se descompone violentamente. La presencia en la reacción de succinato de dietilo y trifluoroacetato de etilo, ha causado explosiones (SODIUM HYDRIDE, 2016).
El hidruro de sodio se considera corrosivo para la piel o los ojos, debido al potencial de subproductos cáusticos de las reacciones con el agua.
En caso de contacto con los ojos, estos deben ser enjuagados con grandes cantidades de agua, debajo de los párpados durante al menos 15 minutos y buscar atención médica inmediatamente.
En caso de contacto con la piel, cepillar inmediatamente y enjuagar la zona afectada con agua. Busque atención médica si la irritación persiste.
Es nocivo por ingestión debido a la reacción al agua. No inducir el vómito. Se debe buscar atención médica inmediatamente y transferir a la víctima a un centro médico.
La dispersión de hidruro sódico en aceite no es polvo. Sin embargo, el material que reacciona puede emitir una niebla cáustica fina. En caso de inhalación, se debe enjuagar la boca con agua y trasladar a la víctima a un lugar con aire fresco. Se debe buscar atención médica (Rhom and Hass inc., 2007).
El uso principal del hidruro de sodio es llevar a cabo reacciones de condensación y alquilación que se desarrollan a través de la formación de un carbanión (catalizado por la base).
El hidruro de sodio en aceite se asemeja a los alcoholatos sodio y sodio metalico, en su capacidad para funcionar como un agente desprotonante en el éster acetoacético, condensaciones de Claisen, Stobbe, Dieckmann y otras reacciones relacionadas. Posee ventajas marcadas sobre otros agentes de condensación en que:
- Es una base más fuerte, que resulta en una desprotonación más directa.
- No se necesita exceso.
- El H2 producido da una medida de la extensión de la reacción.
- Se eliminan las reacciones secundarias tales como las reducciones.
Las alquilaciones de aminas aromáticas y heterocíclicas tales como 2-aminopiridina y fenotiazina se logran fácilmente con un alto rendimiento usando mezclas de tolueno-metilformamida. La concentración de dimetilformamida es una variable utilizada para controlar la velocidad de reacción (HINCKLEY, 1957).
Se ha propuesto el uso de hidruro de sodio para el almacenamiento de hidrógeno para uso en vehículos de celda de combustible, estando encerrado el hidruro en gránulos de plástico que se trituran en presencia de agua para liberar el hidrógeno.
- HINCKLEY, M. D. (1957). Manufacture, Handling, and Uses of Sodium Hydride. Advances in Chemistry, Vol. 19, 106–117.
- Mark Winter [The University of Sheffield and WebElements Ltd, U. (1993-2016). Sodium: sodium hydride. Retrieved from WebElements: webelements.com.
- National Center for Biotechnology Information. (s.f.). PubChem Compound Database; CID=24758. Retrieved from PubChem : pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Rhom and Hass inc. (2007, diciembre). Sodium Hydride 60% Dispersion in Oil . Retrieved from dow.com.
- Royal Society of Chemistry. (2015). Sodium hydride. Retrieved from ChemSpider: chemspider.com.
- SODIUM HYDRIDE. (2016). Retrieved from cameochemicals: cameochemicals.noaa.gov.
- Sodium hydride Formula – Sodium hydride Uses, Properties, Structure and Formula. (2005-2017). Retrieved from Softschools.com: softschools.com.
- SODIUM HYDRIDE. (s.f.). Retrieved from chemicalland21: chemicalland21.com.
- Why is solid sodium hydride a base and not an acid when reacted with water? (2016, abril 20). Retrieved from stackexchange: chemistry.stackexchange.com.