Tanulási cél
- Tárgyaljuk a bóránok összetételét és tulajdonságait.
Kulcspontok
- A bóránokkal végzett gyakori reakciók: elektrofil szubsztitúció, nukleofil szubsztitúció Lewis-bázisokkal, deprotonálás erős bázisokkal, klaszterépítési reakciók bórhidridekkel, és egy nido-borán reakciója egy alkinnal karborán-klasztert eredményezve.
- A BH3 szülő tagot bóránnak nevezik, csak gáz halmazállapotban fordul elő, és dimerizálódva diboránt, B2H6-ot alkot.
- A legfontosabb bóránok a diborán B2H6, a pentaborán B5H9 és a dekaborán B10H14.
- A boránok mind színtelenek és diamágnesesek. Reaktív vegyületek, némelyikük piroforos.
Fogalmak
- boránBór és hidrogén bármely bináris vegyülete.
- diamágnesesA diamágnesességet mutató anyag, amelyet a mágnes taszít.
- piroforosA levegőben spontán meggyulladó anyag.
A boránok a bór és a hidrogén kémiai vegyületei. A boránok a BxHy általános képletű vegyületek nagy csoportját alkotják. Ezek a vegyületek a természetben nem fordulnak elő. A bóránok közül sok könnyen oxidálódik levegővel érintkezve, némelyik hevesen. A BH3 szülő tagot bóránnak nevezik, csak gáz halmazállapotban ismert, és dimerizálódva diboránt, B2H6-ot alkot.
A nagyobb bóránok mind bórklaszterekből állnak, amelyek poliéderesek, némelyikük izomer formájában létezik. Például a B20H26 izomerjei két 10 atomos klaszter összeolvadásán alapulnak. A legfontosabb bóránok a diborán B2H6, a pentaborán B5H9 és a dekaborán B10H14. A bórhidridek kémiájának fejlődése új kísérleti technikákhoz és elméleti koncepciókhoz vezetett. A bórhidrideket potenciális üzemanyagként, rakétákhoz és autóipari felhasználásra tanulmányozták.
A bóránok sorozatának nevei ebből az általános sémából származnak a klasztergeometriákra:
- hiperklózo- (a görög “ketrec fölött” szóból) zárt teljes klaszter (pl., B8Cl8 egy enyhén torz dodekaéder)
- closo- (a görög “ketrec” szóból) zárt teljes halmaz (pl. ikozaéderes B12H122-)
- nido- (a latin “fészek” szóból) B egy n+1 deltaéder n csúcsát foglalja el (pl., B5H9 egy oktaéderből hiányzik egy csúcs)
- arachno- (a görög “pókháló” szóból) B egy n+2 deltaéder n csúcsát foglalja el (pl. B4H10 egy oktaéderből hiányzik két csúcs)
- hypho- (a görög “háló” szóból) B egy n+3 deltaéder n csúcsát foglalja el (pl., esetleg a B8H16 ilyen szerkezetű, három csúcsot nélkülöző oktaéder)
- konjunkto- kettő vagy több a fentiek közül összeolvadt (pl. az él vagy két csúcsot összeolvasztott B19H221-, az arc vagy három csúcsot összeolvasztott B21H181-, és a négy csúcsot összeolvasztott B20H16)
A boránok mind színtelenek és diamágnesesek. Reaktív vegyületek, némelyikük piroforos. Többségük erősen mérgező és különleges kezelési óvintézkedéseket igényel. Tulajdonságok és reakcióképesség:
- klozo- Nem ismert semleges klozo-borán. A closo anionok sói, a BnHn2- semleges vizes oldatban stabilak, és stabilitásuk a mérettel nő.
- nido- A pentaborán(9) és a dekaborán(14) a legstabilabb nido-boránok, ellentétben a nido-B8H12-vel, amely -35o felett bomlik.
- arachno- Általában ezek reaktívabbak, mint a nido-boránok; ismét a nagyobb vegyületek általában stabilabbak.
A boránok tipikus reakciói a következők:
- elektrofil szubsztitúció
- nukleofil szubsztitúció Lewis-bázisokkal
- deprotonálás erős bázisokkal
- klaszterépítő reakciók borohidridekkel
- nido-borán reakciója alkinnal karborán-klaszter keletkezéséhez
A boránok koordinációs vegyületek ligandumai lehetnek. A bóránok heteroboránok (pl. karboránok vagy metalloboránok), azaz bór- és fématomokat tartalmazó klaszterek kialakulásához reagálhatnak.