Idruro di sodio

L’idruro di sodio è un composto inorganico con formula NaH, costituito da sodio e idrogeno. Si presenta come un solido cristallino bianco o grigiastro, altamente reattivo, particolarmente noto per il suo comportamento come sostanza fortemente basica in chimica organica.

L’idruro di sodio è un solido ionico costituito da ioni Na⁺ e H^– che cristallizza in un reticolo cubico a facce centrate (cfc), isostrutturale con il cloruro di sodio. La disposizione degli ioni è tipica dei composti ionici binari semplici. La costante reticolare è pari a 498 pm. Questo tipo di reticolo conferisce all’idruro di sodio una struttura compatta e stabile a temperature elevate, fino alla sua decomposizione.

La spettroscopia IR dell’idruro di sodio mostra un picco caratteristico di  stretching  Na–H nella regione dei 1700–1900 cm⁻¹, anche se le bande non sono sempre ben risolte a causa della sua natura ionica e della mancanza di transizioni vibrazionali complesse.

Sintesi dell’idruro di sodio

Una reazione dell’idrogeno con i metalli alcalini fu osservata da Davy nel 1810 e da Gay-Lussac e Thenard  nel 1811. Gli idruri di metalli alcalini come l’idruro di sodio vengono generalmente preparati mediante idrogenazione diretta del metallo a temperatura elevata. Nello specifico l’idruro di sodio viene prodotto industrialmente tramite reazione tra sodio metallico e idrogeno gassoso:
2 Na_(s) + H_2(g)→ 2 NaH_(s)

Questa reazione avviene in atmosfera controllata, solitamente sotto flusso di idrogeno e in assenza di umidità e ossigeno. Il prodotto viene spesso stabilizzato con oli minerali per ridurne la reattività all’aria.

Può essere ottenuto per decomposizione termica del sodio alluminio idruro:
2 NaAlH₄ → 2 NaH + 2 Al + 3 H₂

Un’altra via sintetica dell’idruro di sodio prevede la reazione tra sodio azide e idrogeno a una temperatura di 120-140 °C:
NaN₃ + 5 H₂ → NaH + 3 NH₃

Reazioni

L’idruro di sodio è una superbase e agisce come una base di Brønsted-Lowry estremamente forte, spesso usata per deprotonare  acidi di Brønsted-Lowry come i composti che contengono legami OH, NH, SH, inclusi alcoli, fenoli, pirazoli e tioli  per dare i corrispondenti derivati ​​del sodio.

Una delle sue reazioni più note è quella con l’acqua, con cui reagisce violentemente da cui si libera idrogeno gassoso altamente infiammabile ed esplosivo in miscela con l’aria:
NaH + H₂O → NaOH + H₂

Reagisce con gli alcoli per dare gli alcossidi che sono intermedi fondamentali nella sintesi organica, ad esempio nella reazione di Williamson per la preparazione degli eteri:

In presenza di tetraidrofurano l’idruro di sodio reagisce con composti carbonilici che presentano un idrogeno in α come, ad esempio, il cicloesanone e dà luogo alla formazione di enolati.

Quale agente riducente reagisce con il trifluoruro di boro per dare diborano e fluoruro di sodio in cui l’idruro funge da donatore di ioni H⁻ per ridurre il boro. Questa spesso viene condotta sotto condizioni anidre e in solventi aprotici come l’etere dietilico ed è una delle sintesi classiche del diborano:
6 NaH + 2 BF₃ → B₂H₆ + 6 NaF

L’idruro di sodio può deprotonare silani terminali contenenti legami Si–H relativamente acidi, generando specie anioniche. Un esempio tipico è la deprotonazione di trialchil- o triaril-silani:
R₃SiH + NaH → R₃SiNa + H₂

Anche i disilani possono essere funzionalizzati in modo analogo, con formazione di intermedi reattivi del tipo R₃Si–SiH₂Na

Usi

Negli ultimi anni, la chimica degli idruri ad alta pressione ha portato alla scoperta di superconduttori esotici basati su elementi leggeri come idrogeno, litio e sodio. In questo contesto l’idruro di sodio è utilizzato come precursore o donatore di idruro per ottenere composti sodio-idrogeno ad alta pressione e temperatura.

In celle a incudine di diamante può reagire con H₂, con metalli di transizione o terre rare, portando alla formazione di poliidruri come LaH₁₀, YH₉, CaH₆. L’idruro di sodio è un composto inorganico fondamentale nella chimica sintetica, grazie alla sua elevata basicità e versatilità. Pur non essendo un nucleofilo o un riducente classico, trova largo impiego nella formazione di specie anioniche reattive, nella sintesi di eteri, e in applicazioni specializzate in chimica dei materiali.

Trova utilizzo quale agente disidratante selettivo  ed è usato per rimuovere tracce d’acqua da solventi organici anidri come tetraidrofurano (THF), dimetilformammide (DMF), dimetilsolfossido (DMSO) e acetonitrile

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