Natriumborhydrid

Natriumborhydrid
Generelt
Systematisk navn	Natriumtetrahydridborat(1–)
Molekylformel	NaBH4
Molmasse	37.83 g/mol
CAS nummer	[16940-66-2]
PubChem	22959485
Egenskaber
Massefylde	1.0740 g/cm3
Smeltepunkt	400 °C
Kogepunkt	500 °C
Sikkerhed
MSDS	ICSC 1670
NFPA 704
Flammepunkt	70 °C
Selvantændelses- temperatur	ca. 220 °C
Beslægtede Stoffer
Beslægtede stoffer	Lithiumaluminiumhydrid
Hvis ikke andet er angivet, er data givet for stoffer i standardtilstanden (ved 25 °C, 100 kPa)

Natriumborhydrid, også kendt som natriumtetrahydridborat, har den kemiske formel NaBH₄. Det er hvidt og fast, og fremtræder normalt som pulver, er et reduktionsmiddel der anvendes til fremstilling af lægemidler og andre organiske og uorganiske forbindelser. Det er opløseligt i alkohol og vand.

Fysiske egenskaber

Natriumborhydrid er et lugtfrit hvidt til grå-hvidt mikrokrystallinsk pulver, som ofte danner klumper. Det er opløseligt i vand, dog efterfulgt af en kraftig reaktion.

Struktur

NaBH₄ har tre kendte polymorfer: α, β og γ. Den stabile fase ved stuetemperatur og tryk forekommer α-NaBH₄, som er kubisk og minder om en NaCl-typestruktur i Fm3m-gruppe. Ved et tryk på 6,3 GPa, ændres strukturen til den tetragonale β-NaBH₄ (gruppe P421c) og ved et tryk på 8,9 GPa, ændres det til γ-NaBH₄ (gruppe Pnma), som er den mest stabile.

α-NaBH4	β-NaBH4	γ-NaBH4

Syntese og fremstilling

Natriumborhydrid fremstilles ved reaktion mellem natriumhydrid og trimethylborat ved 250-270 °C:

B(OCH₃)₃ + 4 NaH → NaBH₄ + 3 NaOCH₃

Det kan også genereres ved hjælp af NaH på pulveriseret borsilikatglas. NaBH₄ kan rekrystallisere ved opløsning i varmt (50 °C) diglym efterfulgt af en afkøling af løsningen.

Reaktivitet

Organisk syntetiske stoffer

Natriumborhydrid reducerer aldehyder og ketoner i alkoholer, såvel som de mere reaktive carboxylsyrederivater, acylklorider og thiol-estere. Men i modsætning til det kraftige reduktionsmiddel lithiumaluminiumhydrid, anvendes udelukkende NaBH₄ grundet dets blide reaktion, som ikke vil reducere estere, amider, eller carboxylsyrer.

Stærkere reduktionsmidler kan genereres ved at destabilisere borhydrid. Dette er fundet i forbindelser som f.eks superhydrid (lithiumtriethylborhydrid) og L-Selectrid (lithium-tri-sec-butylborhydrid).

Andre reaktioner

Model af Zr(BH₄)₄

Oxidation af NaBH₄ med jod i tetrahydrofuran skaber et BH3-THF-kompleks, hvilket kan reducere carboxylsyrer. Ligeledes NaBH₄-MeOH system, der dannes ved tilsætning af methanol til natriumborhydrid i refluxerende THF, reducerer estere til de tilsvarende alkoholer, for eksempel benzylbenzoat til benzylalkohol.

BH₄^- er fremragende for metalioner. Sådanne borhydrid-komplekser er ofte udarbejdet fra virkningen af NaBH₄ (eller LiBH₄) på de tilsvarende metalhalider, fx Zr(BH₄)₄.

Brændselsceller

Natriumborhydrid bruges også eksperimentelt i brændselscellesystemer. Som brændstof er det mindre brandfarligt og mindre omskifteligt end benzin, men mere ætsende. Det er relativt miljøvenligt grundet den lave toksicitet af borater. Brint er genereret for en brændselscelle ved katalytisk nedbrydning af den vandige borhydride opløsning:

NaBH₄ + 2 H₂O → NaBO₂ + 4 H₂ + varme

Helbred og sikkerhed

Natriumborhydride er et særlig farligt laboratoriereagens. Det er stærkt ætsende, og vil forårsage forbrændinger ved kontakt med alle områder af kroppen. Det er skadeligt ved indtagelse, indånding eller absorbering gennem huden. Det er brandfarligt og vil reagere med vand.

Toksicitet

Indånding af natriumborhydrid skader slimhinder og øvre luftveje. Symptomer på indånding omfatter irritation i mund, næse og hals og åndedrætsbesvær. Det kan også forårsage lungeødem, en potentielt dødelig akut vandophobning.

Indtagelse af natriumborhydrid kan forårsage alvorlige forbrændinger i mund, svælg og mave. Det kan også forårsage ondt i halsen, opkastning og diarré. Alvorlig hudirritation eller forbrændinger kan skyldes kontakt med våd natriumborhydride, eller fra kontakt med fugtig hud. Øjenkontakt med natriumborhydride kan forårsage synsforstyrrelser, rødme, smerter og svære vævforbrændinger.

Reaktivitet

Natriumborhydrid er meget reaktivt, og understøtter forbrændinger. Det er et brandfarligt tørstof, som kan antændes i luften under overværelse af en åben flamme, og vil fortsætte med at brænde indtil al brint er brændt. Det kan reagere med vand og damp til at producere brint, som er meget brandfarligt. En eksplosion kan forekomme ved en spontan antændelse af gasser, som frigives fra en mættet opløsning af natriumborhydrid i dimethylformamid ved 17 °C.