Якщо ви коли-небудь займалися органічною хімією, ви, мабуть, чули проалюмогідрид літію(LAH). Цей потужний відновник є основним продуктом у багатьох передових хімічних лабораторіях, але ви рідко знайдете його в лабораторіях для студентів. Ви коли-небудь замислювалися, чому? Давайте поринемо у захоплюючий світ LAH і розкриємо причини його відсутності в навчальних закладах.
потужність і потенціал літій-алюмогідриду
Перш ніж ми дослідимо, чому LAH зазвичай не використовується в навчальних лабораторіях, давайте зрозуміємо, що робить цю сполуку такою особливою. Алюмінійгідрид літію з його хімічною формулою LiAlH4 є неорганічною сполукою, яка займає неабиякий удар у світі хімії.
Відомий своїми винятковими відновними властивостями, LAH є основним реагентом для багатьох хіміків-органіків. Це особливо корисно для відновлення карбонільних сполук, таких як альдегіди та кетони, до спиртів. Він також може відновлювати карбонові кислоти, естери та навіть деякі аміди до відповідних спиртів або амінів.
Універсальність літій-алюмогідриду виходить за рамки простого відновлення. Він також використовується в синтезі різних фармацевтичних препаратів, тонкої хімії та сучасних матеріалів. Його здатність вибірково відновлювати певні функціональні групи, залишаючи інші недоторканими, робить його цінним інструментом у складних органічних синтезах.
Однак із великою владою приходить велика відповідальність. Ті самі властивості, які роблять LAH таким корисним, також сприяють його відсутності в навчальних лабораторіях. Давайте дослідимо чому.
безпека перш за все: реактивний характер lAH
Основною причиною, чому алюмінійгідрид літію не використовують у навчальних лабораторіях, є його висока реакційна здатність. LAH — це те, що хіміки називають пірофорною речовиною — воно може спонтанно спалахнути під дією повітря. Ця властивість робить його надзвичайно небезпечним для роботи, особливо для недосвідчених учнів.
Ось деякі основні проблеми безпеки, пов’язані з LAH:
Чутливість до вологи
LAH бурхливо реагує з водою, утворюючи водень. Навіть вологість повітря може викликати цю реакцію.
Пожежна небезпека
Завдяки своїй пірофорній природі LAH може спричинити пожежі, якщо з ним поводитися неправильно.
Вибуховий потенціал
За певних умов газоподібний водень, що утворюється в результаті реакції LAH з водою, може утворювати вибухову суміш з повітрям.
Корозійність
LAH має високу корозійну активність і може спричинити серйозні опіки при контакті зі шкірою чи очима.
Ці проблеми з безпекою роблять літій-алюміній-гідрид непридатним для використання в навчальному середовищі, де студенти все ще вивчають належні лабораторні методи та протоколи безпеки. Ризик нещасних випадків просто занадто високий.
Натомість у навчальних лабораторіях часто використовують більш м’які відновники, такі як борогідрид натрію (NaBH4). Незважаючи на те, що борогідрид натрію не такий потужний, як LAH, він набагато безпечніший у використанні, і він все ще може продемонструвати важливі реакційні реакції для учнів.
практичні міркування: зберігання, транспортування та вартість
Окрім проблем безпеки, є кілька практичних причиналюмогідрид літіюзазвичай не зустрічається в навчальних лабораторіях:
Вимоги до зберігання
LAH необхідно зберігати в суворо безводних умовах, як правило, в інертній атмосфері, наприклад азоту або аргону. Для цього потрібне спеціальне обладнання, якого може не мати багато навчальних лабораторій.
01
Подолання труднощів
Робота з LAH вимагає передових методів, таких як хімія без повітря, які зазвичай перевищують рівень кваліфікації студентів бакалаврату. Ці методи включають використання ліній Шленка або бардачків, які не є поширеними в базових навчальних лабораторіях.
02
Міркування щодо вартості
Високочистий алюмогідрид літію може бути досить дорогим. Враховуючи його реакційну здатність, він часто руйнується з часом, навіть якщо правильно зберігати. Це робить його занадто дорогим для багатьох навчальних закладів, особливо з огляду на кількість, необхідну для великих класів.
03
Утилізація відходів
Побічні продукти реакцій LAH можуть бути небезпечними та вимагати спеціальних процедур утилізації. Це додає ще один рівень складності та витрат, яких багато навчальних лабораторій вважають за краще уникати.
04
Ці практичні проблеми в поєднанні з проблемами безпеки роблять літій-алюмінійгідрид непрактичним для використання в більшості навчальних лабораторій.
aАльтернативи в класі: навчання редукційним реакціям
Хоча літій-алюміній-гідрид може не використовуватися для навчальних лабораторій, це не означає, що студенти пропускають знання про реакції відновлення. Педагоги мають у своєму розпорядженні кілька безпечніших альтернатив:
Боргідрид натрію (NaBH4): як згадувалося раніше, це популярний вибір для навчальних лабораторій. Він менш реактивний, ніж LAH, але все ще може відновлювати альдегіди та кетони до спиртів.
Газоподібний водень із металевим каталізатором: цей метод, відомий як каталітичне гідрування, є ще одним способом демонстрації реакцій відновлення.
Цинк і соляна кислота: цю комбінацію можна використовувати для відновлення нітросполук до амінів, що є ще одним прикладом реакції відновлення.
Комп’ютерне моделювання та віртуальні лабораторії: завдяки прогресу в освітніх технологіях деякі заклади використовують віртуальне моделювання, щоб продемонструвати реакції, які надто небезпечно проводити в навчальній лабораторії.
Ці альтернативи дозволяють студентам вивчати принципи реакцій відновлення без ризиків, пов’язаних з літій-алюміній-гідридом.
майбутнє lAH в освіті
Хоча літій-алюміній-гідрид може не мати місця в лабораторіях для студентів, він залишається важливою темою в хімічній освіті. Студенти зазвичай дізнаються про його властивості, застосування та процедури обробки на курсах для поглибленого навчання, готуючи їх до потенційних зіткнень з LAH у дослідницьких умовах або промисловості.
Оскільки обладнання та протоколи безпеки продовжують розвиватися, можливо, настане час, коли LAH можна буде безпечно впровадити в навчальні лабораторії. До того часу він залишається потужним інструментом, який краще залишити в руках досвідчених хіміків у добре обладнаних дослідницьких лабораторіях.
Розуміння того, чому певні хімічні речовини подобаютьсяалюмогідрид літіюне використовуються в навчальних лабораторіях, є важливою частиною хімічної освіти. Він підкреслює баланс між науковими можливостями та міркуваннями безпеки - вирішальний аспект відповідальної наукової практики.
Незалежно від того, чи ви студент, який цікавиться передовими реактивами, чи досвідчений хімік, який згадує свої перші зустрічі з LAH, історія літій-алюмінієвого гідриду в освіті служить нагадуванням про силу та відповідальність, які приходять із розширенням меж хімічного синтезу.
посилання
1. Сейден-Пенне, Дж. (1997). Відновлення алюмо- та борогідридами в органічному синтезі. Вайлей-ВЧ.
2. Соундарараджан, Р. (2001). Літій алюміній гідрид. Synlett, 2001 (11), 1812-1813.
3. Американське хімічне товариство. (2015). Виявлення та оцінка небезпек у дослідницьких лабораторіях.
4. Лутц Дж. та Андерссон П.Г. (2008). Гідриди алюмінію. Довідник з реагентів для органічного синтезу: Реагенти для кремній-опосередкованого органічного синтезу, 17-19.
5. Національна наукова рада. (2011). Розсудливі практики в лабораторії: поводження з хімічними небезпеками та управління ними, оновлена версія. Преса національних академій.