Compuestos inorgánicos
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Experto en evaluación Bao Xushen
El borohidruro de sodio es un compuesto inorgánico con la fórmula química NaBH4. Es un polvo cristalino de color blanco a blanquecino con fuerte higroscopicidad y su solución alcalina es marrón. , es uno de los agentes reductores más utilizados. Soluble en agua, amoníaco líquido y aminas, fácilmente soluble en metanol, ligeramente soluble en etanol y tetrahidrofurano, insoluble en éter, benceno e hidrocarburos. Es estable en aire seco, se descompone en aire húmedo y también se descompone cuando se calienta a 500°C. En circunstancias normales, el borohidruro de sodio no puede reducir ésteres, amidas, ácidos carboxílicos y nitrilos, a menos que haya un heteroátomo en la posición α del grupo carbonilo del éster, en cuyo caso el éster puede reducirse. Se utiliza comúnmente como agente reductor de aldehídos, cetonas y cloruros de ácido, agente espumante en la industria del plástico, agente blanqueador en la fabricación de papel y agente hidrogenante en la industria farmacéutica para la fabricación de dihidroestreptomicina.
Está incluido en la “Lista de Productos Químicos Explosivos y Peligrosos” [8] y se gestiona de acuerdo con las “Medidas para la Gestión de Seguridad Pública de Productos Químicos Explosivos y Peligrosos” [9].
Nombre chino
Borohidruro de sodio
Nombre extranjero
Borohidruro de sodio
Otro nombre
p>
Tetrahidroborato de sodio
Fórmula química
Borohidruro de sodio
Peso molecular
37,83[2]
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Preparación de catalizadores mediante el método de reducción de borohidruro de sodio
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Moléculas de investigación A breve historia de la estructura, propiedades físicas y químicas e información de seguridad para respuesta de emergencia a peligros en el campo de aplicación de datos de química computacional, ta dijo
Una breve historia de la investigación
Borohidruro de sodio Fue descubierto por H C. Brown y otros. Schlesinger lo descubrió en 1942 en la Universidad de Chicago. Primero, para estudiar las propiedades de los complejos de borano y monóxido de carbono, se descubrió inesperadamente que el borano tiene la capacidad de reducir compuestos carbonílicos orgánicos. Como el borano era una sustancia rara en aquella época, no atrajo la atención de los químicos orgánicos. El desarrollo de la química de los boranos se benefició de la Segunda Guerra Mundial, cuando el Departamento de Defensa de Estados Unidos necesitaba encontrar un compuesto de uranio volátil con el peso molecular más pequeño para enriquecer el material fisionable uranio-235. El borohidruro de uranio U(BH4)4 cumple este requisito. La síntesis de este compuesto requiere hidruro de litio, pero el suministro de hidruro de litio es muy pequeño, por lo que se utiliza hidruro de sodio barato como materia prima y en el proceso se descubre borohidruro de sodio. Más tarde, debido a que el Departamento de Defensa de EE. UU. había resuelto el problema del procesamiento de hexafluoruro de uranio, abandonó su plan de enriquecer uranio 235 mediante borohidruro de uranio. El tema de investigación de Brown se convirtió en cómo preparar convenientemente borohidruro de sodio. El Cuerpo de Señales del Ejército está interesado en utilizar este nuevo compuesto para producir grandes cantidades de hidrógeno. Con su apoyo se llevaron a cabo importantes investigaciones sobre la industrialización. Recristalizar con disolvente éter dietílico para obtener borohidruro de sodio puro. [3]
Borohidruro de sodio: fórmula estructural 3D
Estructura molecular
El borohidruro de sodio tiene tres formas cristalinas: α, β y γ. Es un cristal cúbico de NaCl de tipo α a temperatura ambiente, se transforma en un cristal tetragonal de tipo β a 6,3 GPa y se transforma en un cristal ortorrómbico de tipo γ a 8,9 GPa. [7]
Propiedades físicas y químicas
Propiedades físicas
Polvo cristalino de color blanco, altamente higroscópico, de fácil absorción de agua y delicuescencia. Soluble en agua, amoníaco líquido y aminas. Soluble en metanol, ligeramente soluble en etanol y tetrahidrofurano. Insoluble en éter, benceno e hidrocarburos. Es estable en aire seco, se descompone en aire húmedo y se descompone cuando se calienta a 500°C. [1]
Propiedades químicas
1. Dado que la parte de hidrógeno en el borohidruro de sodio está cargada negativamente (la electronegatividad de B es menor que la de H), la parte de hidrógeno en alcoholes y aminas es El BH4- cargado positivamente en el borohidruro de sodio puede formar enlaces dobles de hidrógeno con las moléculas que componen estas sustancias, por lo que el borohidruro de sodio se puede disolver en agua, amoníaco líquido, alcohol y aminas. [1]
2. El borohidruro de sodio reacciona lentamente con sustancias que contienen grupos hidroxilo (como el agua y el alcohol) para liberar gas hidrógeno. Al mismo tiempo, debido a la lenta reacción, la pérdida de borohidruro de sodio en un corto período de tiempo es pequeña. El borohidruro de sodio puede usar solución alcalina, metanol y etanol como solventes. [1]
NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2 ↑
NaBH4+4HO-R→B(OR)3 +4H2 ↑+NaOR
3. El borohidruro de sodio es un compuesto inorgánico con una fuerte propiedad de reducción selectiva.
A menudo se utiliza como agente reductor en síntesis inorgánica y síntesis orgánica [4] y tiene buena selectividad química. Puede lograr la reducción de grupos carbonilo aldehído y cetona en condiciones muy suaves para generar alcoholes primarios y secundarios. Una pequeña cantidad de borohidruro de sodio puede reducir los nitrilos a aldehídos, mientras que un exceso de borohidruro de sodio puede reducir los nitrilos a aminas. Puede reducir selectivamente los grupos carbonilo y aldehído a grupos hidroxilo, y también puede reducir los grupos carboxilo a grupos aldehído. No reacciona con ésteres y amidas y, en general, no reacciona con dobles enlaces ni triples enlaces carbono-carbono.
4. El borohidruro de sodio tiene un buen efecto reductor sobre los aldehídos y las cetonas. Los disolventes de uso común incluyen etanol, tetrahidrofurano, dimetilformamida (DMF), agua, etc. Generalmente, los grupos éster y los grupos amida no se reducen, pero a alta concentración y alta temperatura, usando disolventes apropiados o catálisis con ácido de Lewis, se pueden reducir los grupos carbonilo más débiles, como los grupos éster.
5. El borohidruro de sodio puede descomponerse rápidamente para generar gas hidrógeno en condiciones ácidas. El hidrógeno no puede existir de manera estable, pero puede existir de manera estable en condiciones neutras o alcalinas, y es más estable a pH = 14.
nab H4+h++ 3H2O = h3bo 3+na++ 4h 2 ↑[5]
6. El borohidruro de sodio no puede reducir los ácidos carboxílicos por sí solo, sino que debe usarse en combinación con yodo. Después de reaccionar con el ácido carboxílico hasta que cesen las burbujas, agregue yodo y continúe ventilando. Posteriormente se añade el éster borato formado por descomposición del ácido clorhídrico para obtener el alcohol. [3]
7. El borohidruro de zinc se puede preparar después de hacer reaccionar borohidruro de sodio y cloruro de zinc anhidro (deshidratado y secado a más de 200 °C) en tetrahidrofurano (THF) anhidro durante 3 horas. Esta mezcla de solución se puede utilizar como borohidruro de zinc sin aislamiento ni purificación.
Datos químicos calculados
Valor de referencia de cálculo del parámetro hidrofóbico (XLOGP): 0
Número de donantes de enlaces de hidrógeno: 0
Número de hidrógeno de aceptores de enlaces: 1
Número de enlaces químicos giratorios: 0
Número de tautómeros: 0
Área de superficie polar de moléculas topológicas: 0
Número de átomos pesados: 2
Carga superficial: 0
Complejidad: 2
Número de átomos de isótopos: 0
Determinar el número de estereocentros de átomos: 0
El número de estereocentros de átomos inciertos: 0
Determinar el número de estereocentros de enlaces químicos: 0
Número incierto de estereocentros de enlaces químicos: 0
Número de unidades de enlace covalente: 2
Campos de aplicación
El borohidruro de sodio se puede utilizar como aldehídos, cetonas y Agente reductor de cloruro de ácido, intermediario para la producción de borohidruro de potasio, materia prima para la producción de combustibles de alta energía como el diborano, agente espumante en la industria del plástico, agente de tratamiento de aguas residuales que contienen mercurio en la industria papelera, agente blanqueador para la industria papelera, la producción de cadenas dobles de hidrógeno en la industria farmacéutica Agente hidrogenante para micina. El hidrógeno del borohidruro de sodio aquí tiene una valencia de -1, que tiene fuertes propiedades reductoras y puede reducir sustancias inorgánicas con un cierto efecto de oxidación. Se utiliza principalmente en síntesis orgánica para reducir -COOH a -CH2OH y se conoce como el "agente reductor universal". Tiene un rendimiento estable y selectividad de reducción. El borohidruro de sodio proporciona a los químicos orgánicos un método muy conveniente y suave para la reducción de aldehídos y cetonas. Antes de esto, los compuestos carbonílicos generalmente se reducían mediante el método de metal/alcohol. El borohidruro de sodio puede reducir los grupos carbonilo de aldehídos y cetonas en condiciones muy suaves para generar alcoholes primarios y secundarios. Como agente reductor, el borohidruro de sodio se puede utilizar para el niquelado no electrolítico de metales no ferrosos, especialmente el niquelado no electrolítico. El agente reductor más utilizado para el niquelado no electrolítico es el hipofosfito de sodio, y el niquelado con este agente reductor es principalmente una aleación de níquel-fósforo. La aleación de níquel-boro se puede obtener usando borohidruro de sodio como agente reductor, pero el contenido de boro en el recubrimiento es mucho menor que el contenido de fósforo en el recubrimiento usando otro agente reductor. En el revestimiento no electrolítico, teóricamente la cantidad de borohidruro de sodio por unidad de sustancia puede reducir el níquel 4 veces más que el hipofosfito de sodio, y la cantidad agregada es mucho menor que la del hipofosfito de sodio. Sin embargo, el borohidruro de sodio es fácil de descomponer y el pH de la solución de recubrimiento debe mantenerse por encima de 12; de lo contrario, la solución de recubrimiento se volverá ineficaz. La acumulación de metaborato de sodio, el producto de oxidación del borohidruro de sodio, también tendrá un efecto adverso. en la solución de recubrimiento. [6]
Peligros relacionados
Datos toxicológicos
Toxicidad aguda: Rata oral LD50: 18 mg/kg (intracavidad)[2]
Principales efectos irritantes:
Corrosivo para la piel y mucosas, fuertemente corrosivo para los ojos, no se conocen efectos de sensibilización. [2]
Características peligrosas: El contacto con agua, aire húmedo, ácidos, oxidantes, altas temperaturas y llamas abiertas puede provocar combustión. [2]
Productos de combustión (descomposición): óxido de boro, hidrógeno.
[2]
Peligros para la salud
Vías de invasión: inhalación, ingestión, absorción percutánea.
Peligros: Este producto tiene un fuerte efecto irritante en mucosas, tracto respiratorio superior, ojos y piel. La inhalación puede provocar la muerte por broncoespasmo laríngeo, inflamación y edema, neumonitis química y edema pulmonar. Corrosión oral del tracto digestivo. Después del contacto con borohidruro de sodio, pueden aparecer síntomas como dolor de garganta, tos, dificultad para respirar, dolor de cabeza, dolor abdominal, diarrea, mareos, congestión conjuntival y dolor. Se debe evitar que vuele polvo, reforzar la ventilación o usar máscaras protectoras, prestar atención a la protección de los ojos, usar gafas protectoras cerradas y no comer, beber ni fumar mientras se trabaja. Después del envenenamiento, abandone rápidamente el lugar, descanse en posición semi-recostada, respire aire fresco, enjuague sus ojos con abundante agua, quítese la ropa contaminada y enjuague todo el cuerpo. Aquellos que ingresan al tracto digestivo deben enjuagarse la boca inmediatamente, beber mucha agua para inducir el vómito y luego enviarlos al hospital para recibir tratamiento. Utilice una mascarilla protectora tipo filtro en caso de derrame y limpie cuidadosamente el material derramado. [2]
Tratamiento de emergencia
Tratamiento de emergencia de la fuga
Aislar el área contaminada con la fuga, colocar señales de advertencia a su alrededor y cortar la fuente del incendio. . Se recomienda que los socorristas usen máscaras antigás y trajes de protección química. No toque la fuga directamente, no rocíe agua directamente sobre la fuga y no permita que entre agua en el recipiente de embalaje. Recoja con una pala limpia en un recipiente seco, limpio y tapado y transfiéralo a un lugar seguro. Si hay una gran cantidad de fuga, se debe recolectar y reciclar o tratar de manera inofensiva antes de desecharla. [2]
Medidas de protección
Protección respiratoria: Los trabajadores deben usar máscaras contra el polvo. Se recomienda utilizar aparatos de respiración autónomos cuando sea necesario.
Protección de los ojos: Usar gafas de seguridad química.
Protección física: Llevar ropa protectora adecuada.
Protección de las manos: Usar guantes protectores. [2]
Tratamiento de primeros auxilios
Contacto con la piel: Quitar la ropa contaminada y enjuagar abundantemente con agua corriente inmediatamente.
Contacto con los ojos: Levante inmediatamente los párpados y enjuague con agua corriente o solución salina durante al menos 15 minutos.
Inhalación: Abandonar el lugar y dirigirse a un lugar con aire fresco. Mantenga sus vías respiratorias abiertas. Proporcionar respiración artificial si es necesario. Consulta a un médico.
Ingestión: Enjuagar la boca inmediatamente y dar leche o clara de huevo. Consulta a un médico. [1]
Información de seguridad
Términos de seguridad
No respire el polvo.
No respirar el polvo.
S26: En caso de contacto con los ojos, lavar inmediatamente con abundante agua y consultar a un médico.
En caso de contacto accidental con los ojos, lavar inmediatamente con abundante agua y consultar a un médico.
S36/37/39: Úsese indumentaria protectora adecuada, guantes y protección para los ojos/la cara.
Utilizar indumentaria protectora adecuada, guantes y gafas o careta.
S45: Si tiene un accidente o se siente mal, acuda inmediatamente al médico (si es posible, muéstrele la etiqueta.
Si tiene un accidente o se siente mal, acuda inmediatamente al médico ( mostrar la etiqueta si es posible).
Términos de riesgo
R15: Libera gases extremadamente inflamables en contacto con el agua
Libera gases inflamables en contacto con el agua
R22: Nocivo si se ingiere
Nocivo si se ingiere
R23/24/25: Tóxico si se inhala, en contacto con la piel y si se ingiere. >
R34: Provoca quemaduras
Provoca quemaduras
R43: Puede provocar sensibilización por contacto con la piel
Puede provocar irritación por contacto con la piel. /p>
R53: Puede provocar efectos negativos a largo plazo en el medio ambiente acuático
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Datos de referencia
[1] Instituto de Investigación de la Industria Química de Tianjin del Ministerio de Industria Química, etc. Productos químicos Manual de productos químicos inorgánicos [M]. Instituto de Investigación de la Industria Química de Tianjin del Ministerio de Industria Química. 1982: 43-48
[2] Guía de compilación del Departamento de Administración General de Aduanas. Clasificación de productos químicos peligrosos [M]. 2017: 831-834
[3] Zheng Xue. Chemical Industry Press, 2008. ..Baidu Academic [Fecha de cita 2020-03-14]
[4] Bai Yinjuan, Lu Jun, Ma Huairang.
Progreso de la investigación del borohidruro de sodio en síntesis orgánica [J]. Química Aplicada (5): 409-415.. Baidu Academic [Fecha de cita: 2020-03-14]
Xu Dongyan, Zhang Huamin, Ye Wei . Tasa de producción de hidrógeno mediante hidrólisis de borohidruro de sodio [J]. Progress in Chemistry, 2007, 019(010):1598-1605... Baidu (el motor de búsqueda chino más grande del mundo)
[6 ] Recubrimiento . Tecnología práctica de revestimiento no electrolítico [M]. Beijing Chemical Industry Press, 2004: 308-317. Baidu Academic [fecha de consulta 2020-03-14]
[7] Zhou Gongdu. Diccionario de Química (2ª ed.). Chemical Industry Press. 2010
[8] La Secretaría de Seguridad Pública publicó la versión 2017 de la lista de químicos explosivos y peligrosos. Gobierno Popular Central de la República Popular China (China) [Fecha de cita 2021-11-29].
[9] “Medidas para la Gestión de la Seguridad Pública de Precursores de Productos Químicos Peligrosos” (Orden del Ministerio de Seguridad Pública N° 154). Ministerio de Seguridad Pública de la República Popular China [Fecha de cita: 2021-11-29]
[10]Borhidruro de sodio. Química pública [Fecha de cita 2022-05-25]