Aluminohydrure de sodium

L'aluminohydrure de sodium est un composé chimique de formule NaAlH₄. Il se présente sous la forme d'un solide blanc pyrophorique soluble dans le tétrahydrofurane (THF) mais pas dans l'éther diéthylique et les hydrocarbures. Il a fait l'objet de recherches pour le stockage réversible de l'hydrogène et est utilisé comme réactif en synthèse organique. Semblable au tétrahydruroaluminate de lithium LiAlH₄, il s'agit d'un sel formé de cations de sodium Na⁺ et d'anions tétraédriques AlH₄⁻ selon une géométrie isostructurelle avec la scheelite^[3].

Aluminohydrure de sodium
Structure de l'alumonihydrure de sodium
Identification
Synonymes	alanate de sodium tétrahydruroaluminate de sodium
No CAS	13770-96-2
No ECHA	100.033.986
No CE	237-400-1
No RTECS	BD0180000
PubChem	26266
ChEBI	30141
SMILES	[Na+].[AlH4-] PubChem, vue 3D
InChI	Std. InChI : vue 3D InChI=1S/Al.Na.4H/q-1;+1;;;; Std. InChIKey : MNYCIYRTKITUKR-UHFFFAOYSA-N
Apparence	substance solide[1]
Propriétés chimiques
Formule	H4AlNaNaAlH4
Masse molaire[2]	54,003 07 ± 0,000 28 g/mol H 7,47 %, Al 49,96 %, Na 42,57 %,
Précautions
SGH[1]
Danger H261, H302, H314, EUH014, P280, P231+P232, P310, P305+P351+P338 et P422 H261 : Dégage, au contact de l'eau, des gaz inflammables H302 : Nocif en cas d'ingestion H314 : Provoque de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires EUH014 : Réagit violemment au contact de l'eau 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. P310 : Appeler immédiatement un CENTRE ANTIPOISON ou un médecin. P305+P351+P338 : En cas de contact avec les yeux : rincer avec précaution à l’eau pendant plusieurs minutes. Enlever les lentilles de contact si la victime en porte et si elles peuvent être facilement enlevées. Continuer à rincer. P422 : Stocker le contenu sous …
Transport[1]
423    2835    Code Kemler : 423 : matière solide réagissant avec l'eau en dégageant des gaz inflammables Numéro ONU : 2835 : HYDRURE DE SODIUM-ALUMINIUM Classe : 4.3 Étiquette : 4.3 : Matières qui, au contact de l'eau, dégagent des gaz inflammables Emballage : Groupe d'emballage II : matières moyennement dangereuses ;
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Préparation et réactions

On peut obtenir l'aluminohydrure de sodium à partir des corps simples sodium, aluminium et hydrogène avec un rendement très élevé à 140 °C sous 350 bar dans le toluène en présence de triéthylaluminium Al₂(C₂H₅)₆ comme catalyseur^[4],[5] :

Na + Al + 2 H₂ ⟶ NaAlH₄.

Il peut également être produit en faisant réagir de l'hydrure de sodium NaH avec du chlorure d'aluminium AlCl₃ dans du tétrahydrofurane. Au cours de la réaction, le triéthylaluminium est utilisé comme catalyseur, qui sert à former un intermédiaire NaAl(C₂H₅)₃H soluble^[5] :

2 NaH + Al₂(C₂H₅)₆ ⟶ 2 NaAl(C₂H₅)₃H ;

4 NaAl(C₂H₅)₃H + AlCl₃ ⟶ NaAlH₄ + 3 NaCl + 2 Al₂(C₂H₅)₆.

En suspension dans l'éther diéthylique, l'aluminohydrure de sodium réagit avec le chlorure de lithium LiCl pour donner l'aluminohydrure de lithium LiAlH₄ :

LiCl + NaAlH₄ ⟶ LiAlH₄ + NaCl.

L'aluminohydrure de sodium réagit rapidement, et même violemment, avec les substances protiques comme l'eau, comme le montre l'équation idéalisée ci-dessous :

4 H₂O + NaAlH₄ ⟶ « NaAl(OH)₄ » + 4 H₂.

Applications

Stockage de l'hydrogène

Désigné comme alanate de sodium dans l'industrie du stockage de l'hydrogène, l'aluminohydrure de sodium fait l'objet de recherches^[6] pour le stockage en réservoir^[7]. Les réactions pertinentes sont :

3 NaAlH₄ ⟶ Na₃AlH₆ + 2 Al + 3 H₂ ;

2 Na₃AlH₆ ⟶ 6 NaH + 2 Al + 3 H₂.

L'aluminohydrure de sodium peut libérer une fraction massique atteignant 7,4 % d'hydrogène lorsqu'il est chauffé à 200 °C. L'absoprtion peut être lente, nécessitant plusieurs minutes pour remplir un réservoir. La libération et le stockage sont catalysés par le titane.

Synthèse organique

L'aluminohydrure de sodium est un réducteur fort très semblable à l'aluminohydrure de lithium et, dans une certaine mesure, à l'hydrure de diisobutylaluminium (i-Bu₂AlH)₂ (DIBAL), utilisé en synthèse organique^[8]. Il est sensiblement plus énergique que le borohydrure de sodium NaBH₄ car la liaison Al–H est plus faible et plus polaire que la liaison B–H. Comme le LiAlH₄, il réduit les esters en alcools.

Notes et références

1. Entrée « Aluminum 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 25 octobre 2020 (JavaScript nécessaire)
2. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
3. (en) J. W. Lauher, D. Dougherty et P. J. Herley, « Sodium tetrahydroaluminate », Acta Crystallographica Section B, vol. 35,‎ 1979, p. 1454-1456 (DOI 10.1107/S0567740879006701, lire en ligne)
4. (en) Peter Rittmeyer et Ulrich Wietelmann, « Hydrides », Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry,‎ 15 juin 2000 (DOI 10.1002/14356007.a13_199, lire en ligne)
5. (en) H.J. Emeléus et A.G. Sharpe, Advances in Inorganic Chemistry and Radiochemistry, Academic Press, 1966, p. 319. (ISBN 978-0-08-057857-6)
6. (en) Gopi Krishna Phani Dathar, « Computational study of pristine and titanium-doped sodium alanates for hydrogen storage applications », sur digitalcommons.latech.edu, Louisiana Tech University, 2009 (Bibcode 2009PhDT........52D, consulté le 25 octobre 2020).
7. (en) A. Zaluska, L. Zaluski et J. O. Ström-Olsen, « Sodium alanates for reversible hydrogen storage », Journal of Alloys and Compounds, vol. 298, n^os 1-2,‎ 28 février 2000, p. 125-134 (DOI 10.1016/S0925-8388(99)00666-0, lire en ligne).
8. (en) Melinda Gugelchuk, « Sodium Aluminum Hydride », Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis,‎ 15 avril 2001 (DOI 10.1002/047084289X.rs039, lire en ligne)

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