Objetivo de Aprendizaje
- Discutir la composición y propiedades de los boranos.
Puntos clave
- Las reacciones comunes con los boranos son: la sustitución electrofílica, la sustitución nucleofílica por bases de Lewis, la desprotonación por bases fuertes, las reacciones de construcción de clústeres con borohidruros y la reacción de un nido-borano con un alquino para dar un clúster de carborano.
- El miembro padre BH3 se llama borano, se encuentra sólo en estado gaseoso, y se dimeriza para formar el diborano, B2H6.
- Los boranos más importantes son el diborano B2H6, el pentaborano B5H9, y el decaborano B10H14.
- Los boranos son todos incoloros y diamagnéticos. Son compuestos reactivos y algunos son pirofóricos.
Términos
- boranoCualquier compuesto binario de boro e hidrógeno.
- diamagnéticoSustancia que presenta diamagnetismo y es repelida por un imán.
- pirofóricoEncenderse espontáneamente en el aire.
Los boranos son compuestos químicos de boro e hidrógeno. Los boranos comprenden un gran grupo de compuestos con la fórmula genérica de BxHy. Estos compuestos no se encuentran en la naturaleza. Muchos de los boranos se oxidan fácilmente en contacto con el aire, algunos de forma violenta. El miembro principal BH3 se llama borano, se conoce sólo en estado gaseoso y se dimeriza para formar el diborano, B2H6.
Todos los boranos más grandes consisten en grupos de boro que son poliédricos, algunos de los cuales existen como isómeros. Por ejemplo, los isómeros del B20H26 se basan en la fusión de dos cúmulos de 10 átomos. Los boranos más importantes son el diborano B2H6, el pentaborano B5H9 y el decaborano B10H14. El desarrollo de la química de los hidruros de boro ha dado lugar a nuevas técnicas experimentales y conceptos teóricos. Los hidruros de boro se han estudiado como posibles combustibles, para cohetes y para usos en automoción.
Los nombres de las series de boranos se derivan de este esquema general para las geometrías de los clústeres:
- hipercloso- (del griego «sobre jaula») un clúster completo cerrado (por ejemplo, B8Cl8 es un dodecaedro ligeramente distorsionado)
- closo- (del griego «jaula») un cúmulo completo cerrado (por ejemplo, el icosaédrico B12H122-)
- nido- (del latín «nido») B ocupa n vértices de un n+1 deltaedro (por ejemplo, B5H9 un octaedro al que le falta un vértice)
- arachno- (del griego «tela de araña») B ocupa n vértices de un n+2 deltaedro (por ejemplo, B4H10 un octaedro al que le faltan dos vértices)
- hypho- (del griego «red») B ocupa n vértices de un n+3 deltaedro (por ejemplo, posiblemente B8H16 tiene esta estructura, un octaedro al que le faltan tres vértices)
- conjunción- dos o más de los anteriores están fusionados (por ejemplo, el borde o dos vértices fusionados B19H221-, cara o tres vértices fusionados B21H181-, y cuatro vértices fusionados B20H16)
Los boranos son todos incoloros y diamagnéticos. Son compuestos reactivos y algunos son pirofóricos. La mayoría son muy venenosos y requieren precauciones especiales de manipulación. Propiedades y reactividad:
- closo- No se conoce ningún closo borano neutro. Las sales de los aniones closo, BnHn2- son estables en solución acuosa neutra, y sus estabilidades aumentan con el tamaño.
- nido- El pentaborano(9) y el decaborano(14) son los nido-boranos más estables, en contraste con el nido-B8H12, que se descompone por encima de -35o.
- arachno- Generalmente son más reactivos que los nido-boranos; de nuevo, los compuestos más grandes tienden a ser más estables.
Las reacciones típicas de los boranos son:
- sustitución electrófila
- sustitución nucleófila por bases de Lewis
- deprotonación por bases fuertes
- reacciones de formación de clústeres con borohidruros
- reacción de un nido-borano con un alquino para dar un clúster de carborano
Los boranos pueden actuar como ligandos en compuestos de coordinación. Los boranos pueden reaccionar para formar hetero-boranos (por ejemplo, carboranos o metalloboranos), racimos que contienen átomos de boro y de metal.