Jika anda pernah berkecimpung dalam kimia organik, anda mungkin pernah mendengarnyalitium aluminium hidrida(LAH). Ejen pengurangan yang berkuasa ini adalah ruji dalam kebanyakan makmal kimia lanjutan, tetapi anda jarang akan menemuinya di makmal pengajaran sarjana muda. Pernah terfikir kenapa? Mari selami dunia LAH yang menarik dan temui sebab di sebalik ketiadaannya dalam persekitaran pendidikan.
kuasa dan potensi litium aluminium hidrida
Sebelum kita meneroka mengapa LAH tidak biasa digunakan dalam makmal pengajaran, mari kita fahami apa yang menjadikan kompaun ini begitu istimewa. Litium aluminium hidrida, dengan formula kimianya LiAlH4, ialah sebatian tak organik yang mempunyai kelebihan dalam dunia kimia.
Dikenali dengan sifat pengurangan yang luar biasa, LAH ialah reagen yang digunakan oleh kebanyakan ahli kimia organik. Ia amat berguna untuk mengurangkan sebatian karbonil, seperti aldehid dan keton, kepada alkohol. Ia juga boleh mengurangkan asid karboksilik, ester, dan juga beberapa amida kepada alkohol atau amina yang sepadan.
Kepelbagaian litium aluminium hidrida melangkaui pengurangan mudah. Ia juga digunakan dalam sintesis pelbagai farmaseutikal, bahan kimia halus dan bahan termaju. Keupayaannya untuk secara terpilih mengurangkan kumpulan berfungsi tertentu sambil membiarkan yang lain tidak disentuh menjadikannya alat yang berharga dalam sintesis organik yang kompleks.
Walau bagaimanapun, dengan kuasa yang besar datang tanggungjawab yang besar. Sifat yang sama yang menjadikan LAH begitu berguna juga menyumbang kepada ketiadaannya dalam makmal pengajaran. Mari kita terokai sebabnya.
keselamatan diutamakan: sifat reaktif lAH
Sebab utama litium aluminium hidrida tidak digunakan dalam makmal pengajaran ialah kereaktifannya yang tinggi. LAH adalah apa yang ahli kimia memanggil bahan piroforik - ia boleh menyala secara spontan apabila terdedah kepada udara. Hartanah ini menjadikannya amat berbahaya untuk dikendalikan, terutamanya bagi pelajar yang tidak berpengalaman.
Berikut adalah beberapa kebimbangan keselamatan utama yang berkaitan dengan LAH:
Sensitiviti kelembapan
LAH bertindak balas dengan kuat dengan air, menghasilkan gas hidrogen. Malah kelembapan di udara boleh mencetuskan tindak balas ini.
Bahaya kebakaran
Oleh kerana sifat pyrophoricnya, LAH boleh menyebabkan kebakaran jika tidak dikendalikan dengan betul.
Potensi letupan
Dalam keadaan tertentu, gas hidrogen yang dihasilkan oleh tindak balas LAH dengan air boleh membentuk campuran letupan dengan udara.
Kehakisan
LAH sangat menghakis dan boleh menyebabkan melecur teruk jika terkena kulit atau mata.
Kebimbangan keselamatan ini menjadikan litium aluminium hidrida tidak sesuai untuk digunakan dalam persekitaran pengajaran di mana pelajar masih mempelajari teknik makmal dan protokol keselamatan yang betul. Risiko kemalangan terlalu tinggi.
Sebaliknya, makmal pengajaran sering menggunakan agen pengurangan yang lebih ringan seperti natrium borohidrida (NaBH4). Walaupun tidak sekuat LAH, natrium borohidrida adalah lebih selamat untuk dikendalikan dan masih boleh menunjukkan tindak balas pengurangan penting kepada pelajar.
pertimbangan praktikal: penyimpanan, pengendalian, dan kos
Di luar kebimbangan keselamatan, terdapat beberapa sebab praktikal mengapalitium aluminium hidridabiasanya tidak ditemui dalam makmal pengajaran:
Keperluan penyimpanan
LAH perlu disimpan dalam keadaan kontang yang ketat, biasanya di bawah suasana lengai seperti nitrogen atau argon. Ini memerlukan peralatan khusus yang mungkin tidak dimiliki oleh kebanyakan makmal pengajaran.
01
Mengendalikan kesukaran
Bekerja dengan LAH memerlukan teknik lanjutan seperti kimia bebas udara, yang biasanya melebihi tahap kemahiran pelajar sarjana muda. Teknik ini termasuk menggunakan garisan Schlenk atau kotak sarung tangan, yang tidak biasa dalam makmal pengajaran asas.
02
Pertimbangan kos
Litium aluminium hidrida ketulenan tinggi boleh menjadi agak mahal. Memandangkan kereaktifannya, ia sering merosot dari semasa ke semasa, walaupun disimpan dengan betul. Ini menjadikannya kos tinggi untuk kebanyakan institusi pendidikan, terutamanya apabila mempertimbangkan kuantiti yang diperlukan untuk kelas yang besar.
03
Pembuangan sisa
Hasil sampingan tindak balas LAH boleh berbahaya dan memerlukan prosedur pelupusan khas. Ini menambah satu lagi lapisan kerumitan dan kos yang lebih suka dielakkan oleh kebanyakan makmal pengajaran.
04
Cabaran praktikal ini, digabungkan dengan kebimbangan keselamatan, menjadikan litium aluminium hidrida tidak praktikal untuk digunakan dalam kebanyakan makmal pengajaran.
aalternatif dalam bilik darjah: reaksi pengurangan pengajaran
Walaupun litium aluminium hidrida mungkin tidak sesuai untuk makmal pengajaran, itu tidak bermakna pelajar terlepas mempelajari tentang tindak balas pengurangan. Pendidik mempunyai beberapa alternatif yang lebih selamat untuk mereka gunakan:
Natrium borohidrida (NaBH4): Seperti yang dinyatakan sebelum ini, ini adalah pilihan popular untuk makmal pengajaran. Ia kurang reaktif daripada LAH tetapi masih boleh mengurangkan aldehid dan keton kepada alkohol.
Gas hidrogen dengan mangkin logam: Kaedah ini, dikenali sebagai penghidrogenan pemangkin, adalah satu lagi cara untuk menunjukkan tindak balas pengurangan.
Zink dan asid hidroklorik: Gabungan ini boleh digunakan untuk mengurangkan sebatian nitro kepada amina, memberikan satu lagi contoh tindak balas pengurangan.
Simulasi komputer dan makmal maya: Dengan kemajuan dalam teknologi pendidikan, sesetengah institusi menggunakan simulasi maya untuk menunjukkan reaksi yang terlalu berbahaya untuk dilakukan dalam makmal pengajaran.
Alternatif ini membolehkan pelajar mempelajari prinsip tindak balas pengurangan tanpa risiko yang berkaitan dengan litium aluminium hidrida.
masa depan lAH dalam pendidikan
Walaupun litium aluminium hidrida mungkin tidak mendapat tempat dalam makmal pengajaran sarjana muda, ia tetap menjadi topik penting dalam pendidikan kimia. Pelajar biasanya belajar tentang sifat, kegunaan dan prosedur pengendaliannya dalam kursus lanjutan, menyediakan mereka untuk potensi pertemuan dengan LAH dalam tetapan penyelidikan atau industri.
Memandangkan peralatan dan protokol keselamatan terus maju, mungkin tiba masanya LAH boleh diperkenalkan dengan selamat di makmal pengajaran. Sehingga itu, ia kekal sebagai alat berkuasa yang paling baik diserahkan kepada ahli kimia berpengalaman di makmal penyelidikan yang serba lengkap.
Memahami mengapa bahan kimia tertentu sukalitium aluminium hidridatidak digunakan dalam makmal pengajaran adalah bahagian penting dalam pendidikan kimia. Ia menyerlahkan keseimbangan antara keupayaan saintifik dan pertimbangan keselamatan - aspek penting dalam amalan saintifik yang bertanggungjawab.
Sama ada anda seorang pelajar yang ingin tahu tentang reagen lanjutan atau ahli kimia berpengalaman yang mengenang pertemuan pertama anda dengan LAH, kisah litium aluminium hidrida dalam pendidikan berfungsi sebagai peringatan tentang kuasa dan tanggungjawab yang datang dengan menolak sempadan sintesis kimia.
rujukan
1. Seyden-Penne, J. (1997). Pengurangan oleh Alumino- dan Borohidrida dalam Sintesis Organik. Wiley-VCH.
2. Soundararajan, R. (2001). Litium Aluminium Hidrida. Synlett, 2001(11), 1812-1813.
3. Persatuan Kimia Amerika. (2015). Mengenalpasti dan Menilai Bahaya dalam Makmal Penyelidikan.
4. Lutz, J., & Anderson, PG (2008). Aluminium Hidrida. Buku Panduan Reagen untuk Sintesis Organik: Reagen untuk Sintesis Organik Pengantaraan Silikon, 17-19.
5. Majlis Penyelidikan Kebangsaan. (2011). Amalan Berhemat di Makmal: Pengendalian dan Pengurusan Bahaya Kimia, Versi Kemas Kini. Akhbar Akademi Kebangsaan.