Cíl výuky
- Probrat složení a vlastnosti boranů.
Klíčové body
- Běžnými reakcemi s borany jsou: elektrofilní substituce, nukleofilní substituce Lewisovými zásadami, deprotonace silnými zásadami, reakce tvorby klastrů s borohydridy a reakce nido-boranu s alkynem za vzniku karboranového klastru.
- Původní člen BH3 se nazývá boran, vyskytuje se pouze v plynném stavu a dimerizuje za vzniku diboranu, B2H6.
- Nejdůležitější borany jsou diboran B2H6, pentaboran B5H9 a dekaboran B10H14.
- Všechny borany jsou bezbarvé a diamagnetické. Jsou to reaktivní sloučeniny a některé jsou pyroforické.
Termíny
- boranJakákoliv binární sloučenina boru a vodíku.
- diamagnetickáLátka, která vykazuje diamagnetismus a je odpuzována magnetem.
- pyroforickáSpontánně vznětlivá na vzduchu.
Borany jsou chemické sloučeniny boru a vodíku. Borany tvoří velkou skupinu sloučenin s obecným vzorcem BxHy. Tyto sloučeniny se v přírodě nevyskytují. Mnoho boranů při styku se vzduchem snadno oxiduje, některé prudce. Mateřský člen BH3 se nazývá boran, je znám pouze v plynném stavu a dimerizuje za vzniku diboranu, B2H6.
Všechny větší borany se skládají z polyedrických klastrů boru, z nichž některé existují jako izomery. Například izomery B20H26 jsou založeny na fúzi dvou desetiatomových klastrů. Nejdůležitějšími borany jsou diboran B2H6, pentaboran B5H9 a dekaboran B10H14. Rozvoj chemie hydridů boru vedl k novým experimentálním technikám a teoretickým koncepcím. Hydridy boru byly studovány jako potenciální paliva, pro rakety a pro použití v automobilovém průmyslu.
Názvy pro řadu boranů jsou odvozeny z tohoto obecného schématu pro geometrie klastrů:
- hyperkloso- (z řeckého „přes klec“) uzavřený úplný klastr (např, B8Cl8 je mírně deformovaný dodekaedr)
- closo- (z řečtiny pro „nad klecí“) uzavřený úplný klastr (např. ikosaedr B12H122-)
- nido- (z latiny pro „hnízdo“) B zaujímá n vrcholů n+1 deltaedru (např, B5H9 osmistěn, kterému chybí jeden vrchol)
- arachno- (z řečtiny „pavoučí síť“) B zabírá n vrcholů n+2 deltaedru (např. B4H10 osmistěn, kterému chybí dva vrcholy)
- hypho- (z řečtiny „síť“) B zabírá n vrcholů n+3 deltaedru (např, možná má tuto strukturu B8H16, oktaedru chybí tři vrcholy)
- konjunkce- dva nebo více z výše uvedených jsou sloučeny dohromady (např. hrana nebo dva vrcholy sloučené B19H221-, stěna nebo tři vrcholy sloučené B21H181- a čtyři vrcholy sloučené B20H16)
Borany jsou všechny bezbarvé a diamagnetické. Jsou to reaktivní sloučeniny a některé jsou pyroforické. Většina z nich je prudce jedovatá a vyžaduje zvláštní opatření při manipulaci. Vlastnosti a reaktivita:
- closo- Není znám žádný neutrální closo boran. Soli closo aniontů, BnHn2-, jsou stabilní v neutrálním vodném roztoku a jejich stabilita roste s velikostí.
- nido- Pentaboran(9) a dekaboran(14) jsou nejstabilnější nido-borany, na rozdíl od nido-B8H12, který se rozkládá při teplotě nad -35o.
- arachno- Obecně jsou reaktivnější než nido-borany; větší sloučeniny bývají opět stabilnější.
Typické reakce boranů jsou následující:
- elektrofilní substituce
- nukleofilní substituce Lewisovými zásadami
- deprotonace silnými zásadami
- reakce tvorby klastrů s borohydridy
- reakce nido-boranu s alkynem za vzniku karboranového klastru
Borany mohou působit jako ligandy v koordinačních sloučeninách. Borany mohou reagovat za vzniku heteroboranů (např. karboranů nebo metaloboranů), klastrů, které obsahují atomy boru a kovu.
.