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 a l'aluminohydrure 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
InChI
Apparence substance solide[1]
Propriétés chimiques
Formule H4AlNaNaAlH4
Masse molaire[2] 54,00307 ± 0,00028 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
Transport[1]
423
   2835   
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

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 réations 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,‎ , p. 1454-1456 (DOI 10.1107/S0567740879006701, lire en ligne)
  4. (en) Peter Rittmeyer et Ulrich Wietelmann, « Hydrides », Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry,‎ (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 https://digitalcommons.latech.edu/, Louisiana Tech University, (Bibcode 2009PhDT........52D, consulté le ).
  7. (en) A. Zaluska, L. Zaluski et J. O. Ström-Olsen, « Sodium alanates for reversible hydrogen storage », Journal of Alloys and Compounds, vol. 298, nos 1-2,‎ , 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,‎ (DOI 10.1002/047084289X.rs039, lire en ligne)
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