Einführung in die Chemie

Begriffe

• BoranEine binäre Verbindung von Bor und Wasserstoff.
• diamagnetischEin Stoff, der Diamagnetismus zeigt und von einem Magneten abgestoßen wird.
• pyrophorSelbstentzündung an der Luft.

Borane sind chemische Verbindungen von Bor und Wasserstoff. Die Borane umfassen eine große Gruppe von Verbindungen mit der allgemeinen Formel BxHy. Diese Verbindungen kommen in der Natur nicht vor. Viele der Borane oxidieren leicht bei Kontakt mit Luft, einige sogar heftig. Das Stammglied BH3 wird Boran genannt, ist nur in gasförmigem Zustand bekannt und dimerisiert zu Diboran, B2H6.

Die größeren Borane bestehen alle aus Borclustern, die polyedrisch sind und von denen einige als Isomere existieren. So beruhen die Isomere von B20H26 auf der Verschmelzung von zwei 10-atomigen Clustern. Die wichtigsten Borane sind Diboran B2H6, Pentaboran B5H9 und Decaboran B10H14. Die Entwicklung der Chemie der Borhydride führte zu neuen experimentellen Techniken und theoretischen Konzepten. Borhydride wurden als potenzielle Brennstoffe, für Raketen und für die Automobilindustrie untersucht.

Die Namen für die Reihe der Borane leiten sich von diesem allgemeinen Schema für die Clustergeometrien ab:

• Hypercloso- (aus dem Griechischen für „über Käfig“) ein geschlossener vollständiger Cluster (z.B., B8Cl8 ist ein leicht verzerrtes Dodekaeder)
• closo- (aus dem Griechischen für „Käfig“) ein geschlossener vollständiger Cluster (z.B. ikosaedrisches B12H122-)
• nido- (aus dem Lateinischen für „Nest“) B besetzt n Eckpunkte eines n+1-Deltaeders (z.B., B5H9 ein Oktaeder, dem ein Scheitelpunkt fehlt)
• arachno- (aus dem Griechischen für „Spinnennetz“) B besetzt n Scheitelpunkte eines n+2-Deltaeders (z.B. B4H10 ein Oktaeder, dem zwei Scheitelpunkte fehlen)
• hypho- (aus dem Griechischen für „Netz“) B besetzt n Scheitelpunkte eines n+3-Deltaeders (z.B., möglicherweise hat B8H16 diese Struktur, ein Oktaeder, dem drei Scheitelpunkte fehlen)
• konjunkto- zwei oder mehr der oben genannten sind miteinander verschmolzen (z. B. das mit zwei Scheitelpunkten verschmolzene B19H221-, das mit drei Scheitelpunkten verschmolzene B21H181-, und das mit vier Scheitelpunkten verschmolzene B20H16)

Borane sind alle farblos und diamagnetisch. Sie sind reaktive Verbindungen und einige sind pyrophor. Die meisten sind hochgiftig und erfordern besondere Vorsichtsmaßnahmen bei der Handhabung. Eigenschaften und Reaktivität:

• closo- Es ist kein neutrales closo-Boran bekannt. Salze der Closo-Anionen, BnHn2- sind in neutraler wässriger Lösung stabil, und ihre Stabilität nimmt mit der Größe zu.
• nido- Pentaboran(9) und Decaboran(14) sind die stabilsten Nido-Borane, im Gegensatz zu Nido-B8H12, das sich oberhalb von -35o zersetzt.
• arachno- Im Allgemeinen sind diese reaktiver als Nido-Borane; auch hier sind größere Verbindungen tendenziell stabiler.

Typische Reaktionen von Boranen sind:

• elektrophile Substitution
• nukleophile Substitution durch Lewis-Basen
• Deprotonierung durch starke Basen
• Clusterbildungsreaktionen mit Borhydriden
• Reaktion eines Nido-Borans mit einem Alkin zu einem Carboran-Cluster

Borane können als Liganden in Koordinationsverbindungen wirken. Borane können reagieren, um Heteroborane (z. B. Carborane oder Metalloborane) zu bilden, Cluster, die Bor- und Metallatome enthalten.