Hydrure de sodium

Hydrure de sodium
Apparence et structure cristalline de l'hydrure de sodium
Identification
N^o CAS	7646-69-7
N^o ECHA	100.028.716
N^o CE	231-587-3
PubChem	24758
SMILES	[H-].[Na+] PubChem, vue 3D
InChI	Std. InChI : vue 3D InChI=1S/Na.H/q+1;-1 Std. InChIKey : BZKBCQXYZZXSCO-UHFFFAOYSA-N
Apparence	poudre cristallisée grisâtre inflammable réagissant violemment avec l'eau[1]
Propriétés chimiques
Formule	HNaNaH
Masse molaire[2]	23,997 71 ± 7,0E−5 g/mol H 4,2 %, Na 95,8 %,
Propriétés physiques
T° fusion	décomposition à 425 °C[1]
Masse volumique	1,396 g·cm^-3[1]
Point d’éclair	185 °C[1]
Précautions
SGH[1]
Danger H228, H260, H314, P210, P223, P280, P231+P232, P370+P378 et P422 H228 : Matière solide inflammable H260 : Dégage, au contact de l'eau, des gaz inflammables qui peuvent s'enflammer spontanément H314 : Provoque de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires P210 : Tenir à l’écart de la chaleur/des étincelles/des flammes nues/des surfaces chaudes. — Ne pas fumer. P223 : Éviter tout contact avec l’eau, à cause du risque de réaction violente et d’inflammation spontanée. P280 : Porter des gants de protection/des vêtements de protection/un équipement de protection des yeux/du visage. P231+P232 : Manipuler sous gaz inerte. Protéger de l’humidité. P370+P378 : En cas d’incendie : utiliser … pour l’extinction. P422 : Stocker le contenu sous …
NFPA 704[3]
3 2 2 W
Transport[1]
X423    1427    Code Kemler : X423 : matière solide inflammable, réagissant dangereusement avec l'eau en dégageant des gaz inflammables) Numéro ONU : 1427 : HYDRURE DE SODIUM Classe : 4.3 Étiquette : 4.3 : Matières qui, au contact de l'eau, dégagent des gaz inflammables Emballage : Groupe d'emballage I : matières très dangereuses ;
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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L'hydrure de sodium est un composé chimique de formule NaH. Il se présente sous la forme d'une poudre grisâtre cristallisée dans une structure ionique de type sel gemme^[4]. Dans ce motif, chaque cation Na⁺ est entouré par six anions H⁻ dans une géométrie octaédrique.

L'hydrure de sodium réagit violemment avec l'eau pour former de l'hydroxyde de sodium NaOH (soude caustique), très corrosif, et du Dihydrogène H₂, très inflammable. Afin de protéger le matériau de l'humidité de l'air, l'hydrure de sodium est généralement transporté sous forme d'un mélange de 60 % de NaH dans du tétrahydrofurane (THF) ou de l'éther de pétrole. NaH est insoluble dans les solvants organiques, ce qui est cohérent avec le fait que les anions hydrure H⁻ n'existent pas en solution, mais est soluble dans le sodium fondu. NaH n'étant pas soluble, les réactions impliquant cette substance n'interviennent qu'à la surface du solide.

Applications en synthèse organique

Comme base forte

L'hydrure de sodium est une base largement utilisée en chimie organique^[5]. Cette superbase est capable de déprotoner même des acides de Brønsted faibles pour donner les dérivés sodés correspondants. Les substrats préférentiels dans ce type de réactions contiennent des liaisons O–H, N–H, S–H, comme les alcools, les phénols, les pyrazoles et les thiols. Quelques exemples de réactions :

NaH + CH₃CH₂OH ⟶ CH₃CH₂ONa + H₂ ;

NaH + NH₃ ⟶ NaNH₂ + H₂ ;

NaH + HCl ⟶ NaCl + H₂.

L'hydrure de sodium déprotone notamment les acides carbonés, c'est-à-dire les liaisons C–H, comme les dérivés d'acides 1,3-dicarboxyliques tels que les esters maloniques. Les dérivés sodés résultants peuvent être alkylés. AlH est largement utilisé pour déclencher les réactions de condensation de composés carbonylés par condensation de Dieckmann, réaction de Darzens ou condensation de Claisen.

Les sels de sulfonium et le diméthylsulfoxyde (DMSO) sont d'autres acides carbonés surceptibles d'être déprotonés par l'hydrure de sodium. Ce dernier est également utilisé pour obtenir des ylures de soufre qui permettent de convertir des cétones en époxydes, comme dans la réaction de Corey-Chaykovsky.

Comme réducteur

L'hydrure de sodium réduit certains composés du groupe principal (éléments des blocs s et p)^[6]. Le trifluorure de bore BF₃ réagit avec NaH pour donner du diborane B₂H₆ et du fluorure de sodium^[7] :

6 NaH + 2 BF₃ ⟶ B₂H₆ + 6 NaF.

Les liaisons Si–Si et S–S des disilanes et des disulfures sont également réduites.

Il est possible de réaliser tout un ensemble de réaction, comme l'hydrodécyanation de nitriles tertiaires, la réduction d'imines en amines et d'amides en aldéhydes, à l'aide d'un réactif composé d'hydrure de sodium et d'un iodure de métal alcalin, lithium ou sodium^[8].

Stockage de l'hydrogène

Les applications de l'hydrure de sodium pour le stockage de l'hydrogène ne sont pas significatives commercialement mais ont fait l'objet de recherches pour les véhicules à hydrogène. Une réalisation expérimentale du siècle dernier faisait par exemple intervenir des pastilles de plastique contenant de l'hydrure de sodium écrasées en présence d'eau pour libérer l'hydrogène ; la difficulté de cette technique était la régénération du NaH à partir de l'hydroxyde de sodium NaOH produit^[9].

Notes et références

1. Entrée « Sodium hydride » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 26 décembre 2020 (JavaScript nécessaire)
2. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
3. « Fiche du composé Sodium hydride, 57-63% oil dispersion  », sur Alfa Aesar (consulté le 26 décembre 2020).
4. (en) Bodie E. Douglas, Shih-Ming Ho, Structure and Chemistry of Crystalline Solids, Pittsburgh, PA, USA, Springer Science + Business Media, Inc., 2006, p. 64. (ISBN 978-0-387-26147-8) (LCCN 2005927929)
5. (en) Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis, J. Wiley & Sons, New York, 2004. DOI 10.1002/047084289X
6. (en) Pei Chui Too, Guo Hao Chan, Ya Lin Tnay, Hajime Hirao et Shunsuke Chiba, « Hydride Reduction by a Sodium Hydride–Iodide Composite », Angewandte Chemie, vol. 55, n^o 11,‎ 7 mars 2016, p. 3719-3723 (PMID 26878823, PMCID 4797714, DOI 10.1002/anie.201600305, lire en ligne)
7. (en) A. F. Holleman et E. Wiberg, Inorganic Chemistry, Academic Press, San Diego, 2001. (ISBN 0-12-352651-5)
8. (en) Derek Yiren Ong, Ciputra Tejo, Kai Xu, Hajime Hirao et Shunsuke Chiba, « Hydrodehalogenation of Haloarenes by a Sodium Hydride–Iodide Composite », Angewandte Chemie International Edition, vol. 56, n^o 7,‎ 6 février 2017, p. 1840-1844 (PMID 28071853, DOI 10.1002/anie.201611495, lire en ligne)
9. (en) J. Philip DiPietro et Edward G. Skolnik, « Analysis of the Sodium Hydride-based Hydrogen Storage System being developed by PowerBall Technologies, LLC » [PDF], sur www1.eere.energy.gov, DoE, 29 octobre 1999 (consulté le 26 décembre 2020).