Introduzione alla chimica

Termini

• boranoComposto binario di boro e idrogeno.
• diamagneticoSostanza che mostra diamagnetismo, ed è respinta da un magnete.
• piroforicoSpontaneamente infiammabile in aria.

I borani sono composti chimici di boro e idrogeno. I borani comprendono un grande gruppo di composti con la formula generica di BxHy. Questi composti non si trovano in natura. Molti dei borani si ossidano facilmente a contatto con l’aria, alcuni violentemente. Il membro genitore BH3 è chiamato borano, è conosciuto solo allo stato gassoso, e dimerizza per formare diborano, B2H6.

I borani più grandi sono tutti costituiti da cluster di boro che sono poliedrici, alcuni dei quali esistono come isomeri. Per esempio, gli isomeri di B20H26 sono basati sulla fusione di due cluster da 10 atomi. I borani più importanti sono il diborano B2H6, il pentaborano B5H9 e il decaborano B10H14. Lo sviluppo della chimica degli idruri di boro ha portato a nuove tecniche sperimentali e concetti teorici. Gli idruri di boro sono stati studiati come potenziali combustibili, per razzi e per usi automobilistici.

I nomi delle serie di borani sono derivati da questo schema generale per le geometrie dei cluster:

• hypercloso- (dal greco per “sopra la gabbia”) un cluster completo chiuso (es, B8Cl8 è un dodecaedro leggermente distorto)
• closo- (dal greco per “gabbia”) un cluster completo chiuso (per esempio, B12H122- icosaedrico)
• nido- (dal latino per “nido”) B occupa n vertici di un deltaedro n+1 (per esempio, B5H9 un ottaedro a cui manca un vertice)
• arachno- (dal greco per “ragnatela”) B occupa n vertici di un deltaedro n+2 (ad esempio, B4H10 un ottaedro a cui mancano due vertici)
• hypho- (dal greco per “rete”) B occupa n vertici di un deltaedro n+3 (es, forse B8H16 ha questa struttura, un ottaedro a cui mancano tre vertici)
• congiuntivo- due o più dei precedenti sono fusi insieme (ad esempio, lo spigolo o due vertici fusi B19H221-, faccia o tre vertici fusi B21H181-, e quattro vertici fusi B20H16)

I borani sono tutti incolori e diamagnetici. Sono composti reattivi e alcuni sono piroforici. La maggior parte è altamente velenosa e richiede precauzioni speciali per la manipolazione. Proprietà e reattività:

• closo- Non esiste un closo borano neutro conosciuto. I sali degli anioni closo, BnHn2- sono stabili in soluzione acquosa neutra, e le loro stabilità aumentano con le dimensioni.
• nido- Pentaborane(9) e decaborane(14) sono i nido-borani più stabili, in contrasto con il nido-B8H12, che si decompone sopra -35o.
• arachno- Generalmente questi sono più reattivi dei nido-borani; ancora, i composti più grandi tendono ad essere più stabili.

Le reazioni tipiche dei borani sono:

• sostituzione elettrofila
• sostituzione nucleofila da basi di Lewis
• deprotonazione da basi forti
• reazioni di costruzione di cluster con boroidridi
• reazione di un nido-borano con un alchene per dare un cluster di carborano

I borani possono agire come ligandi in composti di coordinazione. I borani possono reagire per formare etero-borani (per esempio, carborani o metalloborani), cluster che contengono boro e atomi di metallo.