¿Qué es el hidruro de sodio?
El hidruro de sodio es un compuesto inorgánico de fórmula NaH. Posee un enlace iónico entre el sodio y el hidruro. 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.
El compuesto se prepara por la reacción directa entre el sodio y el gas de hidrógeno 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.
Propiedades físicas y químicas del hidruro de sodio
- Apariencia: el hidruro de sodio es un sólido blanco cuando está puro, aunque generalmente se consigue de color gris o plateado.
- Peso molecular: 23,99771 g/mol.
- Densidad: 1,396 g/ml.
- Punto de fusión: 800 °C.
- Es insoluble en amoniaco, benceno, tetracloruro de carbono y disulfuro de carbono.
- 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.
Reactividad y peligros
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.
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. Buscar 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.
Usos
- 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 una carbanión (catalizado por la base).
- El hidruro de sodio en aceite se asemeja a los alcoholatos sodio y sodio metálico, 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.
- 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.
Referencias
- HINCKLEY, M. D. Manufacture, Handling, and Uses of Sodium Hydride. Advances in Chemistry.
- Mark Winter. Sodium: sodium hydride. Recuperado de webelements.com.
- Sodium Hydride 60% Dispersion in Oil. Recuperado de dow.com.
- Sodium hydride. Recuperado de chemspider.com.