โพแทสเซียมไฮไดรด์: โครงสร้างการก่อตัวสมบัติและการใช้ประโยชน์
โพแทสเซียมไฮไดรด์ เป็นสารประกอบทางเคมีชนิดไอออนิกที่เกิดจากการรวมกันโดยตรงของไฮโดรเจนในรูปของโมเลกุลและโพแทสเซียมโลหะอัลคาไลน์ เช่นเดียวกับไฮไดรด์ชนิดอื่นทั้งหมดมันเป็นสารประกอบที่เป็นของแข็งซึ่งมีจุดหลอมเหลวสูงเช่นเดียวกับโมเลกุลไอออนิกทั้งหมด
ไฮไดรด์เป็นสารประกอบทางเคมีที่เกิดจากไฮโดรเจนและองค์ประกอบอย่างน้อยหนึ่งอย่างคือโลหะหรืออโลหะ ขึ้นอยู่กับโครงสร้างและคุณสมบัติของสารเหล่านี้สามารถแบ่งได้เป็นสามประเภท: อิออนิคโควาเลนต์หรือไฮไดรด์คั่นระหว่างหน้า
โพแทสเซียมไฮไดรด์ประกอบด้วยธรรมชาติของสารประกอบไอออนิกประกอบด้วยไอออน (ในกรณีนี้ไฮไดรด์ไอออน H-) และไอออนบวก (โพแทสเซียมไอออน K +)
ไอออนไฮไดรด์ทำหน้าที่เหมือนฐานBrønstedที่แข็งแกร่ง นั่นคือมันใช้โปรตอนของสารผู้บริจาคอย่างเช่นโพแทสเซียมโลหะซึ่งรับพวกมัน
โครงสร้าง
โพแทสเซียมถูกค้นพบครั้งแรกในปี 1807 โดยนักเคมีชาวอังกฤษ Sir Humphry Davy รวมถึงองค์ประกอบทางเคมีอื่น ๆ (แคลเซียม, แมกนีเซียม, โบรอน, สตรอนเทียมและแบเรียม) โดยเทคนิคของอิเล็กโทรไลซิส
นอกจากนี้ยังเป็นนักวิทยาศาสตร์คนนี้ที่ค้นพบปฏิกิริยาทางเคมีที่ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของโพแทสเซียมไฮไดรด์ซึ่งเกิดขึ้นในรูปบริสุทธิ์ของมันในรูปของแข็งสีขาวแม้ว่าสารตั้งต้นที่มีขายในท้องตลาดจะเป็นสีเทา
โครงสร้างของไบนารีไฮไดรด์นี้มีลักษณะเป็นผลึกโดยเฉพาะชนิดลูกบาศก์นั่นคือเซลล์หน่วยของผลึกนี้เป็นลูกบาศก์ที่อยู่กึ่งกลางใบหน้าใบหน้าดังที่เห็นในรูปก่อนหน้า
ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจากโลหะไฮไดรด์เกิดขึ้นในพื้นผิวผลึกและไฮไดรด์นี้จะแสดงให้เห็นว่ามีรัศมีไฮไดรด์และพลังงานเรติเคิลที่เหมาะสมที่สุดสำหรับปฏิกิริยาประเภทนี้แม้ผ่านไฮไดรด์ของโลหะอื่น ๆ
การอบรม
โพแทสเซียมไฮไดรด์ซึ่งเป็นสูตรแทน KH เป็นสารอนินทรีย์ที่จัดเป็นโลหะอัลคาไลเนื่องจากเกิดขึ้นจากการรวมไฮโดรเจนโมเลกุลกับโพแทสเซียมโดยตรงผ่านปฏิกิริยาต่อไปนี้:
H 2 + 2K → 2KH
ปฏิกิริยานี้ถูกค้นพบโดยนักวิทยาศาสตร์คนเดียวกันกับที่ระบุโพแทสเซียมเป็นครั้งแรก เขาตระหนักว่าโลหะนี้ระเหยเมื่อสัมผัสกับกระแสของก๊าซไฮโดรเจนเมื่ออุณหภูมิของหลังเพิ่มขึ้นต่ำกว่าจุดเดือด
นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ที่จะผลิตโพแทสเซียมไฮไดรด์ที่มีกิจกรรมที่เหนือกว่าในวิธีที่ง่ายเริ่มต้นจากปฏิกิริยาของไฮโดรเจนและสารประกอบอื่น ๆ ของธรรมชาติที่ยอดเยี่ยม (เช่นโพแทสเซียม tert-butoxide เรียกว่า t-BuOK-TMEDA) และเตรียม เป็นเฮกเซน
สรรพคุณ
โพแทสเซียมไฮไดรด์ไม่พบตามธรรมชาติในธรรมชาติ มันเกิดจากปฏิกิริยาที่อธิบายไว้ข้างต้นและพบว่าเป็นผลึกของแข็งซึ่งสลายตัวที่อุณหภูมิประมาณ 400 ° C ก่อนถึงจุดหลอมเหลว
สารประกอบนี้มีมวลโมลาร์ประมาณ 40.106 g / mol เนื่องจากการรวมกันของมวลโมลาร์ของส่วนประกอบทั้งสอง นอกจากนี้ความหนาแน่นของมันคือ 1.43 g / cm3 (ใช้เป็นจุดอ้างอิงน้ำภายใต้เงื่อนไขมาตรฐานซึ่งคือ 1.00 g / cm3)
ในแง่นี้มันเป็นที่รู้จักกันว่าสารนี้มีคุณสมบัติ pyrophoric; นั่นคือมันสามารถติดไฟได้เองในที่ที่มีอากาศเช่นเดียวกับตัวออกซิไดซ์และก๊าซบางชนิด
ด้วยเหตุนี้จึงควรปฏิบัติด้วยความระมัดระวังและเก็บไว้ในน้ำมันชนิดแร่หรือขี้ผึ้งพาราฟินซึ่งจะช่วยลดการแพร่กระจายของ pyrophoricity และช่วยในการจัดการ
สามารถในการละลาย
สำหรับความสามารถในการละลายไฮไดรด์นี้ถือว่าละลายได้ในไฮดรอกไซด์ที่หลอมเหลว (เช่นโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่หลอมละลาย) เช่นเดียวกับในส่วนผสมของเกลือ ในทางกลับกันมันไม่ละลายในตัวทำละลายของแหล่งกำเนิดอินทรีย์เช่น diethyl ether, เบนซินหรือซัลไฟด์คาร์บอน
ในทำนองเดียวกันก็ถือว่าเป็นสารที่มีฤทธิ์กัดกร่อนมากซึ่งยังมีปฏิกิริยารุนแรงเมื่อสัมผัสกับสารประกอบที่มีลักษณะเป็นกรดและมีปฏิกิริยาต่อกันในเชิงปริมาณ
สปีชีส์นี้ยังมีพฤติกรรมเหมือน "superbase" ซึ่งถือว่าแข็งแกร่งกว่าสารประกอบโซเดียมไฮไดรด์ นอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติของตัวรับไอออนไฮไดรด์
การใช้งาน
โพแทสเซียมไฮไดรด์ที่มีอยู่ในเชิงพาณิชย์เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาของโมเลกุลไฮโดรเจนกับโพแทสเซียมที่เป็นองค์ประกอบมีปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับสิ่งสกปรกที่มันครอบครอง (ส่วนใหญ่โพแทสเซียมหรือผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา) ซึ่งนำไปสู่ ปฏิกิริยาและผลผลิตรองที่อาจแตกต่างกัน
ลักษณะของความเป็นขั้นพื้นฐานที่รุนแรงทำให้มีประโยชน์อย่างมากในการสังเคราะห์สารอินทรีย์บางชนิดเช่นเดียวกับในกระบวนการของการกำจัดสารบางอย่างที่มีกลุ่มคาร์บอนิลเพื่อก่อให้เกิดสารประกอบ enolate
ในทำนองเดียวกันโพแทสเซียมไฮไดรด์ถูกนำมาใช้ในการเปลี่ยนเอมีนบางชนิดให้กลายเป็นเอไมด์ที่สอดคล้องกัน (เอไมด์กับโซ่อัลคิลประเภท KNHR และ KNR 2 ) โดยวิธีการปลด ในทำนองเดียวกันมันจะทำการ deprotonation อย่างรวดเร็วในแอลกอฮอล์ระดับตติยภูมิ
เนื่องจากมันเป็น desprotonador ที่ยอดเยี่ยมสารประกอบนี้ยังใช้ในปฏิกิริยาบางอย่างของการกำจัดการควบแน่นและการจัดเรียงโมเลกุลใหม่และเป็นตัวแทนลดที่ยอดเยี่ยม
ในปฏิกิริยาอีกประเภทหนึ่งคราวน์อีเธอร์สามารถทำหน้าที่เป็นตัวแทนถ่ายโอนเฟสแม้ว่ามันจะสามารถทำหน้าที่เป็นตัวแทน "ดอง" ง่าย ๆ (กระบวนการกำจัดสิ่งสกปรก) จากพื้นผิวของโพแทสเซียมไฮไดรด์ผ่าน การละลายของเกลืออนินทรีย์ที่เกิดขึ้น
