Hydrid sodný

Hydrid sodný je anorganická sloučenina vodíku a sodíku s empirickým vzorcem NaH. Používá se především jako silná zásada v organické syntéze. NaH patří mezi solné (iontové) hydridy, je složen z iontů Na⁺ a H⁻; mezi molekulárnější hydridy patří boran, methan, amoniak nebo voda. Hydrid sodný není rozpustný v organických rozpouštědlech (rozpouští se však v roztaveném sodíku), což je konzistentní s tím, že iont H⁻ zatím není v roztoku znám. Vzhledem k této nerozpustnosti probíhají všechny reakce na povrchu tuhé látky.

Hydrid sodný
Model krystalové mřížky hydridu sodného
Obecné
Systematický název	hydrid sodný
Anglický název	Sodium hydride
Německý název	Natriumhydrid
Sumární vzorec	NaH
Vzhled	bezbarvá až šedá krystalická látka
Identifikace
Registrační číslo CAS	7646-69-7
EC-no (EINECS/ELINCS/NLP)	231-587-3
Indexové číslo	001-003-00-X
PubChem	24758
SMILES	[H-].[Na+]
InChI	InChI=1S/Na.H
Vlastnosti
Molární hmotnost	23,997 71 g/mol
Teplota tání	800 °C (rozklad)
Teplota rozkladu	260 °C (od povrchu)
Hustota	0,92 g/cm3 (20 °C)
Index lomu	1,470
Struktura
Krystalová struktura	krychlová
Hrana krystalové mřížky	a=487,9 pm
Termodynamické vlastnosti
Standardní slučovací entalpie ΔHf°	−57,3 kJ/mol
Standardní slučovací Gibbsova energie ΔGf°	−38 kJ/mol
Bezpečnost
GHS02 [1] Nebezpečí[1]
H-věty	H260
R-věty	R15
S-věty	(S2) S7/8 S24/25 S43
NFPA 704	1 3 0 W
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa). Některá data mohou pocházet z datové položky.

Vlastnosti a struktura

NaH vzniká přímou reakcí vodíku a kapalného sodíku.^[2] Čistý hydrid sodný je bezbarvý, běžné vzorky bývají šedé.

Hydrid sodný, podobně jako hydridy ostatních alkalických kovů (LiH, KH, RbH a CsH), má krystalovou strukturu jako chlorid sodný. Každý iont Na⁺ je obklopen šesti ionty H⁻ v osmistěnné geometrii. Iontové poloměry, souzeno podle vzdáleností Na-H a Na-F, iontů H⁻ (146 pm v NaH) a F⁻ (133 pm) jsou srovnatelné.^[3]

Výroba

Průmyslově se hydrid sodný vyrábí přidáváním taveniny sodíku do minerálního oleje v atmosféře vodíku za atmosférického tlaku a intenzivního míchání, reakce probíhá velmi rychle za teploty 250–300 °C:

2 Na + H₂ → 2 NaH

Vzniklá suspenze se pak často přímo využívá pro další syntézy, např. diboranu.^[4]

Použití v organické syntéze

Jako silná zásada

NaH je zásada se širokým spektrem použití v organické chemii.^[5] Je schopen deprotonovat velkou škálu (i slabých) Brønstedových kyselin na příslušné sodné deriváty. Typické „snadné“ substráty obsahují vazby O-H, N-H či S-H; sem patří například alkoholy, fenoly, pyrazoly a thioly.

Nejvýznamnějším použitím NaH je deprotonace uhlíkatých kyselin, například 1,3-dikarbonylu a analogů, kupříkladu esterů kyseliny malonové. Výsledné sodné deriváty lze alkylovat. NaH se široce využívá pro kondenzační reakce karbonylových sloučenin pomocí Dieckmannovy, Stobbeovy, Darzensovy a Claisenovy kondenzace. Mezi další uhlíkaté kyseliny náchylné na deprotonaci pomocí NaH patří sulfoniové soli a dimethylsulfoxid. NaH se používá k přípravě ylidů síry, které se zase používají ke konverzi ketonů na epoxidy.

Jako redukční činidlo

NaH redukuje některé sloučeniny hlavní skupiny, ovšem analogická reaktivita v organické chemii není známa. Fluorid boritý s NaH reaguje za vzniku diboranu a fluoridu sodného:^[2]

6 NaH + 2 BF₃ → B₂H₆ + 6 NaF

Redukuje také vazby Si-Si v disilanech a S-S v disulfidech.

Vysoušedlo

Protože rychle a nezvratně reaguje s vodou, používá se NaH k vysoušení některých organických rozpouštědel. Častější je však použití jiných sloučenin, například hydridu vápenatého.

Ukládání vodíku

Hydrid sodný byl navržen pro použití k ukládání vodíku pro palivové články ve vozidlech. Hydrid by byl uložen v plastických peletách, které by se v přítomnosti vody drtily, čímž by se uvolňoval vodík.^[6]

Nakládání s hydridem sodným

Hydrid sodný je prodáván mnoha dodavateli obvykle jako směs 60 % NaH v minerálním oleji. S takovou směsí se bezpečněji zachází a snadněji se váží. Čistý bílý NaH se získá vypláchnutím oleje pentanem nebo tetrahydrofuranem (THF); je třeba opatrnosti, protože oplachová kapalina obsahuje stopy NaH, které se mohou na vzduchu vznítit. Reakce s NaH vyžadují inertní atmosféru, například dusíkovou nebo argonovou. Typicky se používá suspenze NaH v THF, protože jde o látku odolávající deprotonaci, ovšem rozpouštějící většinu organosodných sloučenin.

Bezpečnost

NaH se může na vzduchu vznítit, zvlášť při kontaktu s vodou, kdy se uvolňuje (rovněž hořlavý) vodík. Hydrolýzou vzniká žíravý hydroxid sodný. Proto se také (viz výše) hydrid sodný uchovává v oleji.^[7]