수소화붕소나트륨(NaBH4)은 유기 합성에서 환원제와 연료 전지의 수소 공급원으로 사용되는 백색 결정성 분말입니다. 반응성이 매우 높고 물에 민감합니다.
| IUPAC 이름 | 테트라히드로붕산나트륨 |
| 분자식 | NaBH4 |
| CAS 번호 | 16940-66-2 |
| 동의어 | 수소화붕소나트륨, 사수화붕산나트륨, 수소화붕소나트륨 수화물, 사수화붕산나트륨 수화물 |
| 인치 | InChI=1S/BH4.Na/h1H4;/q+1;-1 |
수소화붕소나트륨의 성질
수소화붕소나트륨의 끓는점
수소화붕소나트륨은 가열하면 분해되기 때문에 끓는점이 명확하지 않습니다. 분해 온도는 온도와 압력 조건에 따라 달라집니다.
수소화붕소나트륨의 녹는점
수소화붕소나트륨의 융점은 240~242°C입니다. 이 온도에서 NaBH4의 고체 형태는 액체 상태로 변합니다.
수소화붕소나트륨의 밀도 g/ml
수소화붕소나트륨의 밀도는 1.33g/ml입니다. 다른 물질에 비해 상대적으로 밀도가 높은 백색의 결정성 고체입니다.
몰 질량 of Sodium BoroHydride
수소화붕소나트륨(NaBH4)의 몰 질량은 37.83 g/mol입니다. NaBH4의 분자식에 존재하는 모든 원자(나트륨 원자 1개, 붕소 원자 1개, 수소 원자 4개)의 원자 질량을 더하여 계산됩니다.
수소화붕소나트륨의 분자량
수소화붕소나트륨의 분자량은 37.83g/mol입니다. 이는 NaBH4의 분자식에서 개별 원자의 원자 질량의 합입니다.
수소화붕소나트륨의 구조
나트륨 보로하이드라이드는 중앙에 나트륨 이온이 있고 4개의 수소화붕소 그룹이 부착된 사면체 분자입니다. 붕소 원자는 4개의 수소 원자와 결합하여 사면체 구조를 만듭니다.
수소화붕소나트륨 공식
사수소붕산나트륨의 화학식은 NaBH4입니다. 나트륨 원자(Na) 1개, 붕소 원자(B) 1개, 수소 원자(H) 4개로 구성되어 있습니다. 이 공식은 이 물질의 화학적 조성과 원소 조성을 나타냅니다.
| 모습 | 백색 결정성 분말 |
| 비중 | 1.33g/ml |
| 색상 | 하얀색 |
| 냄새가 나다 | 냄새 없는 |
| 몰 질량 | 37.83g/몰 |
| 밀도 | 1.33g/ml |
| 융합점 | 240-242°C |
| 비점 | 가열 시 분해됨 |
| 플래시 도트 | 해당 없음 |
| 물에 대한 용해도 | 물에 용해됨 |
| 용해도 | 유기 용매에 용해됨 |
| 증기압 | 해당 없음 |
| 증기 밀도 | 해당 없음 |
| pKa | 해당 없음 |
| pH | 해당 없음 |
수소화붕소나트륨의 안전성과 위험성
테트라히드로붕산나트륨은 가연성이며 물과 반응성이 있습니다. 가연성 수소 가스를 방출하고 공기와 폭발성 혼합물을 형성할 수 있습니다. 나트륨 테트라히드로붕산염은 또한 피부와 눈에 자극을 줍니다. 사히드로붕산나트륨을 취급할 때 노출을 최소화하려면 적절한 환기 및 개인 보호 장비를 사용해야 합니다. 발화원이나 물이 없는 서늘하고 건조한 곳에 보관하십시오.
| 위험 기호 | 가연성, 자극성 |
| 보안 설명 | S26, S36/37 |
| UN 식별 번호 | UN3375 |
| HS 코드 | 2827.90.90 |
| 위험등급 | 4.3 |
| 포장그룹 | II |
| 독성 | 섭취, 흡입, 피부 접촉 시 약간의 독성이 있음 |
수소화붕소나트륨의 합성 방법
수소화붕소나트륨(NaBH4)은 다음과 같은 여러 방법으로 합성할 수 있습니다.
- 금속 나트륨 환원: 이 방법에는 삼산화붕소(B2O3)를 금속 나트륨으로 환원시켜 NaBH4를 생성하는 방법이 포함됩니다.
- 수소화나트륨 환원: 수소화나트륨(NaH)은 삼할로겐화붕소를 환원시켜 NaBH4를 생성하는 데 사용될 수 있습니다.
- 리튬 알루미늄 수소화물 환원: 리튬 알루미늄 수소화물(LiAlH4)은 할로겐화 붕소를 환원하여 NaBH4를 생성하는 데 사용될 수 있습니다.
- 수소화: 수소화붕소나트륨은 수소화붕소나트륨(NaBH3H)의 수소화에 의해 합성될 수 있습니다.
사히드로붕산나트륨은 가연성 및 반응성이 있으므로 통풍이 잘 되는 환경에서 전문 장비와 훈련된 인력이 이러한 방법을 모두 수행해야 합니다. 선택된 합성 방법은 원하는 수율, 순도 및 비용 고려 사항에 따라 달라집니다.
수소화붕소나트륨의 용도
사수소붕산나트륨(NaBH4)은 다용도 환원제이며 다양한 분야에서 폭넓게 응용됩니다. 나트륨 테트라하이드로보레이트의 일반적인 용도 중 일부는 다음과 같습니다.
- 유기 합성: NaBH4는 카르보닐 화합물, 에스테르, 니트릴 및 아미드를 상응하는 알코올, 알데히드 및 아민으로 환원하는 데 사용됩니다.
- 제약: 테트라히드로붕산나트륨은 다양한 활성 제약 성분의 합성과 키랄 화합물의 제조에 사용됩니다.
- 고분자 과학: NaBH4는 에폭시 수지와 불포화 폴리에스테르 수지의 환원에 사용됩니다.
- 환경: 사수소붕산나트륨은 중금속 및 염료와 같은 오염물질을 줄이기 위해 폐수 처리에 사용될 수 있습니다.
- 식품 산업: NaBH4는 저지방 스프레드, 아이스크림, 초콜릿 생산 시 환원제로 사용됩니다.
전반적으로, 나트륨 테트라하이드로보레이트는 온화한 환원 특성과 복잡한 분자 구조에서 작용기를 선택적으로 환원하는 능력으로 인해 화학 합성 분야에서 귀중한 도구임이 입증되었습니다.
질문:
다음 중 수소화붕소나트륨으로 환원될 수 있는 화합물은 무엇입니까? 해당되는 모든 것을 체크하세요.
사수소붕산나트륨(NaBH4)은 다음을 포함한 광범위한 화합물을 감소시킬 수 있습니다.
- 알데히드 및 케톤과 같은 카르보닐 화합물
- 니트릴
- 에스테르
- 아미드
- 에폭시 수지
- 불포화 폴리에스테르 수지
- 특정 염료
- 헤비 메탈
- 키랄 화합물
특정 조건과 반응 매개변수가 환원 효율과 환원 공정의 선택성에 영향을 미칠 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 또한, 일부 화합물은 바람직하지 않은 부반응을 겪을 수 있으므로 모든 화합물이 사히드로붕산나트륨을 사용한 환원에 적합한 것은 아닙니다.
수소화붕소나트륨을 습기에 노출시키는 것이 왜 중요합니까?
사수소붕산나트륨(NaBH4)을 습기에 노출시키는 것은 다음과 같은 여러 가지 이유로 중요합니다.
- 반응성: 사수소붕산나트륨은 반응성이 매우 높으며 습기가 있는 경우 빠르게 분해되어 수소 가스와 열을 생성할 수 있습니다. 올바르게 취급하지 않을 경우 폭발 및 화재의 위험이 있습니다.
- 가수분해: 사히드로붕산나트륨은 수분이 있을 때 쉽게 가수분해되어 사히드로붕산나트륨 수화물(NaBH4.xH2O)을 형성하며, 이는 무수 형태에 비해 환원 특성이 감소합니다.
- 저장 안정성: 습기로 인해 사히드로붕산나트륨이 점차 분해되어 저장 수명과 환원제로서의 효과가 감소할 수 있습니다.
따라서 수소화붕소나트륨을 건조하고 밀폐된 용기에 보관하고 통풍이 잘 되는 환경에서 취급하여 습기에 대한 노출을 최소화하는 것이 중요합니다. 습기에 노출되는 것이 불가피한 경우, 습기 제거제나 보호 대기를 사용하면 사수붕산나트륨의 안정성과 반응성에 미치는 영향을 최소화하는 데 도움이 될 수 있습니다.
수소화붕소나트륨은 촉매인가요?
나트륨 테트라하이드로보레이트(NaBH4)는 일반적으로 촉매로 간주되지 않고 오히려 환원제로 간주됩니다. 촉매는 그 자체로는 영구적인 변화를 겪지 않고 화학 반응을 가속화하는 물질입니다. 사수소붕산나트륨은 환원되면서 화학적으로 변화하고 환원 반응에서 소모됩니다.
유기 합성 및 환원 반응에서는 일반적으로 사수소붕산나트륨을 수소화물(H-) 이온의 공급원으로 사용합니다. 나트륨 테트라히드로보레이트는 이러한 수소화물 이온을 기질 분자로 전달하여 카르보닐, 니트릴 및 에스테르와 같은 작용기를 감소시킵니다. 환원제로서의 역할에도 불구하고 사수소붕산나트륨은 양성자 수용체로서 이차적 역할을 할 수 있어 반응 조건과 반응 결과에 영향을 줄 수 있는 약한 염기가 됩니다.
수소화붕소나트륨을 물과 혼합하면 어떤 가연성 가스가 발생합니까?
사수소붕산나트륨(NaBH4)이 물과 혼합되면 급속한 가수분해를 거쳐 수화붕소나트륨(NaBH4.xH2O)과 수소 가스가 생성됩니다. 생성된 수소 가스는 가연성이므로 적절하게 취급하지 않을 경우 폭발 및 화재 위험이 있을 수 있습니다.
사수소붕산나트륨과 물 사이의 반응은 발열성이고 열을 생성할 수 있으며, 이로 인해 가수분해 속도가 더욱 가속화되고 수소 가스 방출이 증가할 수 있습니다. 또한 이 반응은 짧은 시간에 많은 양의 가스를 생성하여 과압 및 폭발의 위험을 초래할 수 있습니다.
따라서 통풍이 잘 되는 환경에서 사수화붕산나트륨을 취급하고 습기나 물에 노출되지 않도록 하는 것이 중요합니다. 습기에 노출되는 것이 불가피한 경우, 습기 제거제나 보호 대기를 사용하면 가수분해 속도와 수소 가스 방출을 최소화하는 데 도움이 될 수 있습니다.
몇 몰의 장뇌가 수소화붕소나트륨과 반응합니까?
사수소붕산나트륨(NaBH4)과 반응하는 장뇌의 몰 수는 반응의 화학양론, 반응물의 농도 및 순도, 반응 조건을 포함한 여러 요인에 따라 달라집니다. 반응의 화학양론은 나트륨 테트라하이드로보레이트를 사용하여 장뇌를 이소보르네올로 환원시키는 화학 방정식으로부터 결정될 수 있습니다.
C10H16O + 4 NaBH4 → C10H18O + 4 NaBO2 + 4 H2
방정식에 따르면 장뇌 1몰은 테트라하이드로붕산나트륨 4몰과 반응합니다. 주어진 양의 NaBH4와 반응하는 장뇌의 실제 양은 반응물의 농도와 순도뿐만 아니라 온도, 시간, 촉매와 같은 반응 조건에 따라 달라집니다.
따라서 더 정확한 정보가 없으면 사수소붕산나트륨과 반응하는 장뇌의 정확한 몰수를 결정하는 것이 불가능합니다.