Cel nauczania
- Przedstawić skład i właściwości boranów.
Kluczowe punkty
- Wspólne reakcje z boranami to: podstawienie elektrofilowe, podstawienie nukleofilowe przez zasady Lewisa, deprotonacja przez silne zasady, reakcje tworzenia klastrów z bezwodnikami oraz reakcja nido-boranu z alkinem w celu otrzymania klastra karboranu.
- Członek macierzysty BH3 jest nazywany boranem, występuje tylko w stanie gazowym i dimeryzuje tworząc diboran, B2H6.
- Najważniejsze borany to diboran B2H6, pentaboran B5H9 i dekaboran B10H14.
- Borany są bezbarwne i diamagnetyczne. Są związkami reaktywnymi, a niektóre z nich są piroforyczne.
Terminy
- boranDowolny związek dwuskładnikowy boru i wodoru.
- diamagnetycznySubstancja wykazująca diamagnetyzm i jest odpychana przez magnes.
- piroforycznySamozapłon w powietrzu.
Borany to związki chemiczne boru i wodoru. Borany obejmują dużą grupę związków o wzorze ogólnym BxHy. Związki te nie występują w przyrodzie. Wiele z boranów łatwo utlenia się w kontakcie z powietrzem, niektóre gwałtownie. Rodzic członek BH3 jest nazywany boran, jest znany tylko w stanie gazowym, i dimeryzuje tworząc diboran, B2H6.
Większe borany wszystkie składają się z klastrów boru, które są wielościany, z których niektóre istnieją jako izomery. Na przykład, izomery B20H26 są oparte na fuzji dwóch 10-atomowych klastrów. Najważniejszymi boranami są diboran B2H6, pentaboran B5H9 i dekaboran B10H14. Rozwój chemii wodorków boru doprowadził do powstania nowych technik eksperymentalnych i koncepcji teoretycznych. Wodorki boru były badane jako potencjalne paliwa, do rakiet i do zastosowań motoryzacyjnych.
Nazwy serii boranów pochodzą z tego ogólnego schematu dla geometrii klastrów:
- hypercloso- (z greckiego „nad klatką”) zamknięty kompletny klaster (np, B8Cl8 jest lekko zniekształconym dodekaedrem)
- closo- (z greckiego „klatka”) zamknięty klaster zupełny (np. ikozaedryczny B12H122-)
- nido- (z łaciny „gniazdo”) B zajmuje n wierzchołków n+1 deltaedru (np, B zajmuje n wierzchołków deltahedronu n+2 (np. B4H10 ośmiościan, któremu brakuje dwóch wierzchołków)
- hypho- (z greckiego „sieć”) B zajmuje n wierzchołków deltahedronu n+3 (np, ewentualnie B8H16 ma tę strukturę, ośmiościan brakujące trzy wierzchołki)
- conjuncto- dwa lub więcej z powyższych są stopione razem (np. krawędzi lub dwa wierzchołki stopione B19H221-, twarz lub trzy wierzchołki stopione B21H181-, i cztery wierzchołki stopione B20H16)
Borany są wszystkie bezbarwne i diamagnetycznych. Są one reaktywne związki, a niektóre są piroforyczne. Większość z nich jest bardzo trująca i wymaga specjalnych środków ostrożności przy obchodzeniu się z nimi. Właściwości i reaktywność:
- closo- Nie jest znany neutralny boran closo. Sole anionów closo, BnHn2- są stabilne w obojętnym roztworze wodnym, a ich stabilność wzrasta wraz z wielkością.
- nido- Pentaboran(9) i dekaboran(14) są najbardziej stabilnymi nido-boranami, w przeciwieństwie do nido-B8H12, który rozkłada się powyżej -35o.
- arachno- Ogólnie rzecz biorąc są one bardziej reaktywne niż nido-borany; ponownie, większe związki mają tendencję do bycia bardziej stabilnymi.
Typowe reakcje boranów to:
- elektrofilowa substytucja
- nukleofilowa substytucja przez zasady Lewisa
- deprotonacja przez silne zasady
- reakcje budowania klastrów z borohydrydami
- reakcja nido-boranu z alkinem w celu otrzymania klastra karboranu
Borany mogą pełnić rolę ligandów w związkach koordynacyjnych. Borany mogą reagować tworząc heteroborany (np. karborany lub metaloborany), klastry, które zawierają atomy boru i metalu.
.