수소화 나트륨

3. 반응성 및 용도

수소화 나트륨은 가연성이 높고 부식성이 강한 화합물로, 수소(H) ( = 35)의 공액 염기인 하이드라이드(H)가 강한 염기성을 나타낸다. 물과 접촉하면 가수 분해되어 수소와 수산화 나트륨이 발생하며, 대부분 폭발적으로 반응한다. 탄소 존재 하에서는 일산화 탄소나 이산화 탄소 가스가 생성되기도 한다. 일반적인 용매에는 거의 녹지 않아 반응은 고체 표면에서만 일어나며, 테트라하이드로푸란이나 디메틸폼아미드 중에서 주로 사용된다.

유기 합성에서 주로 알코올, 페놀의 OH기, 피라졸 등의 NH기, 티올의 SH기 등 브뢴스테드 산으로부터 프로톤을 제거하는 데 사용된다. 말론산 에스터 등 1,3-디카르보닐 화합물의 CH 프로톤 제거에도 자주 사용되며, 생성되는 나트륨 염은 알킬화 등에 사용된다. 디크만 축합, 슈토베 축합, 달첸 축합, 클라이젠 축합 등과 같은 축합 반응용 시약으로도 널리 사용된다.

디메틸설폭사이드와 함께 가열하면 가용성 염기가 생성된다.^[25]

: {CH3S(=O)CH3} + NaH -> {CH3S(=O)CH2Na} + H2

이 염기는 황일리드를 조제하여 케톤을 에폭사이드로 변환하는 반응(코리-차이코프스키 반응)에 사용된다. 비티히 반응용 인일리드 조제에도 사용된다.

디실란이나 다이설파이드의 Si-Si, S-S 결합을 환원시키지만, 다른 경우에 수소화 나트륨이 금속 나트륨의 환원력을 능가하는 반응성을 보이는 경우는 드물다.

3. 1. 강한 염기로서의 활용

3. 2. 환원제로서의 활용

3. 3. 수소 저장

4. 제조

산업적으로 수소화 나트륨(NaH)은 대기압 하에서 수소를 사용하여 녹은 나트륨을 광유에 넣고, ~8000 rpm으로 격렬하게 혼합하여 제조한다. 이 반응은 250-300 °C에서 특히 빠르다.^[11]

:{2Na} + H2 \rightarrow 2NaH

결과적으로 생성된 수소화 나트륨 현탁액은 다이보레인의 생산 등에서 직접 사용되는 경우가 많다.^[11] 광유 중에 금속 나트륨의 미세 분말을 현탁시키거나, 용융시킨 나트륨에 수소 가스를 통과시켜 얻는다.^[26] 250℃에서 열분해가 시작되고, 425℃에서 해리압이 1기압이 된다.^[20]

5. 안전

수소화 나트륨은 공기 중에서 자연 발화할 수 있으며, 물과 격렬하게 반응하여 가연성 수소 기체를 발생시킨다.^[17] 대부분의 수소화 나트륨은 공기 중에서 안전하게 취급할 수 있도록 미네랄 오일 분산액(60% w/w) 형태로 판매된다.^[17]

수소화 나트륨은 DMSO, DMF, DMAc에서 SN2형 반응에 널리 사용되지만, 이러한 혼합물로 인한 화재 및/또는 폭발 사례가 다수 보고되었다.^[18][19]

참조

_[1] 문서 Haynes, p. 4.86
_[2] 논문 Hydrogen vacancies facilitate hydrogen transport kinetics in sodium hydride nanocrystallites http://resolver.tude[...] 2008-12-30
_[3] 서적 Refractive Indices of Solids https://books.google[...] Springer 2016
_[4] 문서 Haynes, p. 5.35
_[5] 서적 Chemical Principles 6th Ed. Houghton Mifflin Company
_[6] 간행물
_[7] 웹사이트 New Environment Inc. – NFPA Chemicals https://www.newenv.c[...]
_[8] 서적 Structural Inorganic Chemistry Clarendon Press 1984
_[9] 논문 '"Inverse Sodium Hydride": A Crystalline Salt that Contains H⁺ and Na⁻'
_[10] 논문 Inverse Sodium Hydride: A Theoretical Study http://simons.hec.ut[...]
_[11] 기타 Hydrides https://onlinelibrar[...] Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA 2023-11-21
_[12] 서적 Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis J. Wiley & Sons 2004
_[13] 논문 Hydride Reduction by a Sodium Hydride–Iodide Composite 2016-03-07
_[14] 서적 Inorganic Chemistry Academic Press 2001
_[15] 논문 Hydrodehalogenation of Haloarenes by a Sodium Hydride–Iodide Composite 2017-01-01
_[16] 웹사이트 Analysis of the Sodium Hydride-based Hydrogen Storage System being developed by PowerBall Technologies, LLC https://www1.eere.en[...] US Department of Energy, Office of Power Technologies 2009-09-01
_[17] 웹사이트 The Dow Chemical Company – Home http://www.rohmhaas.[...]
_[18] 논문 Explosion Hazards of Sodium Hydride in Dimethyl Sulfoxide, N,N-Dimethylformamide, and N,N-Dimethylacetamide
_[19] 웹사이트 UK Chemical Reaction Hazards Forum http://www.crhf.org.[...] 2011-10-06
_[20] 논문 水素化ナトリウム https://www.jstage.j[...]
_[21] 논문 Liquid Mixtures of Sodium and Sodium Hydride at High Pressures and Temperatures https://onlinelibrar[...] 1982-07
_[22] 웹사이트 Hydrogen equilibrium pressure as a function of temperature for NaMgH3,... {{!}} Download Scientific Diagram https://www.research[...] 2024-06-28
_[23] 서적 Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis John Wiley & Sons 2004
_[24] 서적 Structural Inorganic Chemistry Clarendon Press 1984
_[25] 논문 Methylsulfinylcarbanion.
_[26] 서적 Inorganic Chemistry Academic Press 2001
_[27] 문서 Haynes, p. 4.86
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