Introduction à la chimie

Termes

• boraneTout composé binaire de bore et d’hydrogène.
• diamagnétiqueSubstance présentant un diamagnétisme, et qui est repoussée par un aimant.
• pyrophoriqueS’enflamme spontanément dans l’air.

Les boranes sont des composés chimiques du bore et de l’hydrogène. Les boranes comprennent un grand groupe de composés dont la formule générique est BxHy. Ces composés ne sont pas présents dans la nature. De nombreux boranes s’oxydent facilement au contact de l’air, parfois violemment. Le membre parent BH3 est appelé borane, n’est connu qu’à l’état gazeux et se dimérise pour former le diborane, B2H6.

Les boranes les plus grands sont tous constitués d’amas de bore qui sont polyédriques, dont certains existent sous forme d’isomères. Par exemple, les isomères de B20H26 sont basés sur la fusion de deux clusters de 10 atomes. Les boranes les plus importants sont le diborane B2H6, le pentaborane B5H9 et le décaborane B10H14. Le développement de la chimie des hydrures de bore a conduit à de nouvelles techniques expérimentales et à de nouveaux concepts théoriques. Les hydrures de bore ont été étudiés en tant que combustibles potentiels, pour les fusées et pour des utilisations automobiles.

Les noms de la série des boranes sont dérivés de ce schéma général pour les géométries des clusters :

• hypercloso- (du grec pour « au-dessus de la cage ») un cluster complet fermé (par ex, B8Cl8 est un dodécaèdre légèrement déformé)
• closo- (du grec pour « cage ») un amas complet fermé (par exemple, icosaédrique B12H122-)
• nido- (du latin pour « nid ») B occupe n sommets d’un deltaèdre n+1 (par exemple, B5H9 un octaèdre auquel il manque un sommet)
• arachno- (du grec pour « toile d’araignée ») B occupe n sommets d’un deltaèdre n+2 (par exemple, B4H10 un octaèdre auquel il manque deux sommets)
• hypho- (du grec pour « filet ») B occupe n sommets d’un deltaèdre n+3 (par exemple, possiblement B8H16 a cette structure, un octaèdre auquel il manque trois sommets)
• conjointo- deux ou plusieurs des précédents sont fusionnés ensemble (par exemple, le bord ou deux sommets fusionnés B19H221-, la face ou trois sommets fusionnés B21H181-, et quatre sommets fusionnés B20H16)

Les boranes sont tous incolores et diamagnétiques. Ce sont des composés réactifs et certains sont pyrophoriques. La majorité d’entre eux sont très toxiques et nécessitent des précautions particulières de manipulation. Propriétés et réactivité :

• closo- Il n’existe pas de closo borane neutre connu. Les sels des anions closo, BnHn2- sont stables en solution aqueuse neutre, et leurs stabilités augmentent avec la taille.
• nido- Le pentaborane(9) et le décaborane(14) sont les nido-boranes les plus stables, contrairement au nido-B8H12, qui se décompose au-dessus de -35o.
• arachno- En général, ceux-ci sont plus réactifs que les nido-boranes ; là encore, les composés de grande taille ont tendance à être plus stables.

Les réactions typiques des boranes sont :

• substitution électrophile
• substitution nucléophile par des bases de Lewis
• déprotonation par des bases fortes
• réactions de construction d’amas avec des borohydrides
• réaction d’un nido-borane avec un alcyne pour donner un amas de carborane

Les boranes peuvent agir comme ligands dans des composés de coordination. Les boranes peuvent réagir pour former des hétéro-boranes (par exemple, des carboranes ou des métalloboranes), des clusters qui contiennent des atomes de bore et de métal.

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