چرا از لیتیوم آلومینیوم هیدرید در آزمایشگاه های آموزشی استفاده نمی شود؟

اگر تا به حال به شیمی آلی پرداخته اید، احتمالاً چیزی شنیده ایدلیتیوم آلومینیوم هیدرید(LAH). این عامل کاهنده قدرتمند در بسیاری از آزمایشگاه‌های شیمی پیشرفته جزء اصلی است، اما به ندرت آن را در آزمایشگاه‌های آموزشی در مقطع کارشناسی پیدا خواهید کرد. تا به حال فکر کرده اید چرا؟ بیایید به دنیای شگفت انگیز LAH شیرجه بزنیم و دلایل غیبت آن را در محیط های آموزشی کشف کنیم.

قبل از اینکه بررسی کنیم چرا LAH معمولاً در آزمایشگاه‌های آموزشی استفاده نمی‌شود، بیایید بفهمیم چه چیزی این ترکیب را بسیار خاص می‌کند. هیدرید آلومینیوم لیتیوم، با فرمول شیمیایی LiAlH4، یک ترکیب غیر آلی است که در دنیای شیمی بسیار خوب است.

LAH که به دلیل خواص کاهنده استثنایی خود شناخته شده است، یک معرف مناسب برای بسیاری از شیمیدانان آلی است. به ویژه برای کاهش ترکیبات کربونیل مانند آلدئیدها و کتون ها به الکل مفید است. همچنین می تواند کربوکسیلیک اسیدها، استرها و حتی برخی آمیدها را به الکل ها یا آمین های مربوطه کاهش دهد.

تطبیق پذیری لیتیوم آلومینیوم هیدرید فراتر از کاهش های ساده است. همچنین در سنتز داروهای مختلف، مواد شیمیایی خوب و مواد پیشرفته استفاده می شود. توانایی آن در کاهش انتخابی گروه های عملکردی خاص در حالی که دیگران را دست نخورده می گذارد، آن را به ابزاری ارزشمند در سنتزهای آلی پیچیده تبدیل می کند.

با این حال، با قدرت زیاد، مسئولیت بزرگی به همراه دارد. همان خواصی که LAH را بسیار مفید می‌سازد، به عدم وجود آن در آزمایشگاه‌های آموزشی کمک می‌کند. بیایید بررسی کنیم که چرا.

دلیل اصلی عدم استفاده از لیتیوم آلومینیوم هیدرید در آزمایشگاه های آموزشی واکنش پذیری بالای آن است. LAH همان چیزی است که شیمیدانان آن را یک ماده پیروفوریک می نامند - وقتی در معرض هوا قرار می گیرد می تواند به طور خود به خود مشتعل شود. این خاصیت رسیدگی به آن را به ویژه برای دانش آموزان بی تجربه بسیار خطرناک می کند.

در اینجا برخی از نگرانی های ایمنی کلیدی مرتبط با LAH وجود دارد:

این نگرانی‌های ایمنی، هیدرید آلومینیوم لیتیوم را برای استفاده در محیط آموزشی که دانش‌آموزان هنوز در حال یادگیری تکنیک‌های آزمایشگاهی مناسب و پروتکل‌های ایمنی هستند، نامناسب می‌سازد. خطر تصادف به سادگی بسیار زیاد است.

در عوض، آزمایشگاه‌های آموزشی اغلب از عوامل کاهش‌دهنده خفیف‌تری مانند بوروهیدرید سدیم (NaBH4) استفاده می‌کنند. اگرچه به اندازه LAH قدرتمند نیست، اما کنترل سدیم بوروهیدرید بسیار ایمن تر است و هنوز هم می تواند واکنش های کاهشی مهمی را برای دانش آموزان نشان دهد.

فراتر از نگرانی های ایمنی، چندین دلیل عملی وجود داردلیتیوم آلومینیوم هیدریدمعمولاً در آزمایشگاه های آموزشی یافت نمی شود:

این چالش‌های عملی، همراه با نگرانی‌های ایمنی، لیتیوم آلومینیوم هیدرید را برای استفاده در اکثر آزمایشگاه‌های آموزشی غیرعملی می‌سازد.

در حالی که هیدرید آلومینیوم لیتیوم ممکن است برای آموزش آزمایشگاه ها از جدول خارج شود، این بدان معنا نیست که دانش آموزان یادگیری در مورد واکنش های کاهشی را از دست می دهند. مربیان چندین جایگزین امن تر در اختیار دارند:

بوروهیدرید سدیم (NaBH4): همانطور که قبلاً ذکر شد، این یک انتخاب محبوب برای آموزش آزمایشگاه است. واکنش پذیری کمتری نسبت به LAH دارد اما همچنان می تواند آلدهیدها و کتون ها را به الکل تبدیل کند.

گاز هیدروژن با کاتالیزور فلزی: این روش که به هیدروژناسیون کاتالیستی معروف است، روش دیگری برای نشان دادن واکنش های کاهشی است.

روی و اسید کلریدریک: از این ترکیب می توان برای احیای ترکیبات نیترو به آمین ها استفاده کرد که نمونه دیگری از واکنش احیا را ارائه می دهد.

شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای و آزمایشگاه‌های مجازی: با پیشرفت‌های فناوری آموزشی، برخی مؤسسات از شبیه‌سازی‌های مجازی برای نشان دادن واکنش‌هایی استفاده می‌کنند که برای انجام آن در آزمایشگاه آموزشی بسیار خطرناک است.

این جایگزین ها به دانش آموزان اجازه می دهد تا اصول واکنش های کاهشی را بدون خطرات مرتبط با لیتیوم آلومینیوم هیدرید بیاموزند.

در حالی که هیدرید آلومینیوم لیتیوم ممکن است جایی در آزمایشگاه های آموزشی در مقطع کارشناسی نداشته باشد، همچنان موضوع مهمی در آموزش شیمی است. دانش‌آموزان معمولاً در مورد خواص، کاربردها و روش‌های مدیریت آن در دوره‌های پیشرفته یاد می‌گیرند و آنها را برای برخوردهای احتمالی با LAH در محیط‌های تحقیقاتی یا صنعت آماده می‌کنند.

با ادامه پیشرفت تجهیزات و پروتکل های ایمنی، ممکن است زمانی فرا برسد که LAH به طور ایمن در آزمایشگاه های آموزشی معرفی شود. تا آن زمان، این ابزار قدرتمندی باقی می ماند که به بهترین وجه در دستان شیمیدانان مجرب در آزمایشگاه های تحقیقاتی مجهز باقی می ماند.

درک اینکه چرا برخی مواد شیمیایی دوست دارندلیتیوم آلومینیوم هیدریداستفاده نکردن در آزمایشگاه های آموزشی بخش مهمی از آموزش شیمی است. این توازن بین قابلیت علمی و ملاحظات ایمنی را برجسته می کند - یک جنبه حیاتی از عملکرد علمی مسئولانه.

چه یک دانش آموز کنجکاو در مورد معرف های پیشرفته باشید یا یک شیمیدان کارکشته باشید که اولین برخورد خود با LAH را به یاد می آورد، داستان لیتیوم آلومینیوم هیدرید در آموزش به عنوان یادآور قدرت و مسئولیتی است که با فشار دادن مرزهای سنتز شیمیایی حاصل می شود.

1. سیدن پن، جی (1997). کاهش توسط آلومینو و بوروهیدریدها در سنتز آلی. Wiley-VCH.

2. سوندارارجان، ر.(1380). لیتیوم آلومینیوم هیدرید. Synlett، 2001(11)، 1812-1813.

3. انجمن شیمی آمریکا. (2015). شناسایی و ارزیابی خطرات در آزمایشگاه های تحقیقاتی.

4. لوتز، جی، و اندرسون، پی جی (2008). هیدریدهای آلومینیوم Handbook of Reagents for Organic Synthesis: Reagents for Silicon-Mediated Organic Synthesis, 17-19.

5. شورای ملی تحقیقات. (2011). اقدامات محتاطانه در آزمایشگاه: مدیریت و مدیریت خطرات شیمیایی، نسخه به روز شده. انتشارات آکادمی های ملی.