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关于氢化钠应用的介绍

发布日期:2018/10/15 16:24:44

【背景及概述】[1][2][3]

氢化钠化学式NaH,纯品是银色针状晶体,商品是白色至灰色的粉末,密度为1.36g/cm3,很容易发火。在高温下氢气直接和金属钠反应虽可制取,但在工业上是用像煤油那样的矿物油,添加像蒽那样的分散剂,将金属钠悬浮于其中,和高压氢气反应制成。生成物用己烷洗涤,在氮气流中干燥后,密封于惰性气体中贮存,或就在石蜡油中原封不动地进行处理。结晶是岩盐型结构,晶格常数a= 0.488nm,和氢化锂一样在离子结晶中氢是以阴离子形态存在。生成热为69.5kJ·mol-1,在高温下分解为金属钠和氢气。离解压在 425℃为1.013×105Pa。加压下的熔点在 800℃以上。和潮湿空气或水激烈反应,生成氢氧化钠和氢气,溶于熔融的氢氧化钠,在许多溶剂中是不溶的。在高温下和氨反应生成氨化物。在高温下可以和卤素,硫蒸气,二氧化硫,二氧化碳反应。还原性很强,可使金属氧化物,氯化物中的金属游离出来。尚可有和三氟化硼反应生成二硼烷。用作金属氯化物的还原剂或有机合成的还原剂,加氢剂,缩合剂等。作为还原剂使用时,多半是将其悬浮于油中,如碰到皮肤上最好用大量水冲洗。

【应用】[2][4]

氢化钠是高附加值精细化工产品,在有机合成中可用作烷基化试剂、氢化催化剂、克莱逊试剂及释氢剂,还可广泛应用于医药、香料、农药、染料增白剂、除锈剂及其它有机合成中。

1. 氢化钠对无机物的还原及其应用

1)水的还原

氢化钠与水作用,较之金属钠与水的作用要激烈得多,氢气常常会因反应热而燃烧。据估算1 kg 氢化钠可释放出约940 L 氢气,它是一种良好的储氢材料; 此外氢化钠还可作为干燥剂除去有机溶剂中痕量的水分。

2)液氨和TiCl4的还原

氢化钠不溶于液态氨; 但在高温下,它能与氨起反应生成胺化钠。

氢化钠是强还原剂,尤其是在高温时还原能力更强。它能与很多氧化剂起作用,于400 ℃时,氢化钠能还原四氯化钛为金属钛

2.   氢化钠对有机物的还原及其应用

1)卤化硼的还原

将卤化硼如三氟化硼或三氯化硼的蒸汽通到氢化钠上,于200 ℃时发生还原及氢化,生成双硼烷和相应的卤化钠。

2)醇的还原

此反应的优点可以制备较纯的醇化钠,其中不含有过剩的醇; 而利用金属钠时,就难以做到这一点。除此之外,某些不饱和的醇类,如糠醇,用金属钠还原时会转变为饱和化合物,而用氢化钠时就不会这样。

3)酯类和羰基化合物的还原

当温度约150 ℃或更高时,氢化钠能还原某些酯类或羰基化合物为醇类,在这些反应中,利用氢化钠比金属钠产率更高。例如在145℃时,二苯酮可被还原为二苯基甲醇。

3.氢化钠的缩合性质及其应用

氢化钠特别适用于有机物质的还原及缩合反应。在这一方面,它的作用是与金属钠或醇化钠相似的。可是在比较缓和的条件下,氢化钠不能还原羰基化合物。可以利用氢化钠来缩合苯甲醛与羧酸酯。在许多乙酰乙酸酯的制取中,为了引起缩合反应,往往要用相应于该酯的醇化钠。在所有这些合成中,都可以用氢化钠来代替在各种情况下所用的醇化钠,并能有着良好的效果。氢化钠也可用于其它类型的缩合反应中,例如酯与酮的缩合,这样缩合的结果生成β-二酮。例如,由癸酸甲酯与丙酮缩合,可以制取钠代十五-2,4-二酮。

【制备】[1][2]

方法1: 氢化钠的工业合成是通过金属钠与氢气直接化合来完成的首先将反应釜预热,然后将金属钠和表面活性剂加入,在高温高压作用下,合成氢化钠。但由于金属表面生成一层致密的氢化物膜,阻碍氢气的扩散,造成反应变慢甚至终止,为此常使用钠在矿物油的分散液作为原料。随着技术的发展,金属钠的氢化由高压改为常压氢气进行,对设备的要求降低了,安全性能提高了,能耗降低使得成本大幅下降。具体操作为,首先在氮气氛围下将钠熔融,熔融完毕后,将熔融钠分散到液体石蜡中,高速搅拌,升温通氢,在常压氢气下,当温度升200 ℃时,开始吸氢,氢化反应高峰在260℃~290 ℃,氢化完毕,可以得到氢化钠的浓度在25%~75% 之间,纯度达98% 以上

方法2:利用碱金属有机化合物的氢解反应可以制备碱金属氢化物。

R= 烷基或芳基,反应在室温下进行,根据金属的不同,氢气压力从1atm 到7atm 不等,用苯或石油醚作溶剂,反应活性与金属的活性顺序相同。

【主要参考资料】

[1] 精细化工辞典

[2] 侯殿保, 李海民, 党亚. 氢化钠的合成, 性质及应用[J]. 盐湖研究, 2013, 21(4): 49-52.

[3] 车荣睿. 氢化钠及其应用[J]. 无机盐工业, 1982, 4: 39-40.

[4] 车荣睿. 氢化物还原剂[J]. 广东化工,1982( 2) : 20 -23.

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