Introduktion till kemi

Termer

• boranEn binär förening av bor och väte.
• diamagnetisktEtt ämne som uppvisar diamagnetism och stöts bort av en magnet.
• pyroforisktSpontant antändning i luft.

Boraner är kemiska föreningar av bor och väte. Boranerna omfattar en stor grupp av föreningar med den generiska formeln BxHy. Dessa föreningar förekommer inte i naturen. Många av boranerna oxiderar lätt vid kontakt med luft, vissa våldsamt. Modermedlemmen BH3 kallas boran, är endast känd i gasform och dimeriseras till diboran, B2H6.

De större boranerna består alla av borkluster som är polyedriska, varav en del existerar som isomerer. Isomerer av B20H26 är till exempel baserade på fusionen av två 10-atomiga kluster. De viktigaste boranerna är diboran B2H6, pentaboran B5H9 och dekaboran B10H14. Utvecklingen av kemin hos borhydriderna ledde till nya experimentella tekniker och teoretiska koncept. Borhydrider har studerats som potentiella bränslen, för raketer och för användning i bilar.

Namnen på serierna av boraner härleds från detta generella schema för klustergeometrierna:

• hypercloso- (från grekiskan ”över buren”) ett slutet komplett kluster (t.ex, B8Cl8 är en lätt förvrängd dodekaeder)
• closo- (från grekiskan för ”bur”) ett slutet komplett kluster (t.ex. icosaeder B12H122-)
• nido- (från latinet för ”bo”) B upptar n hörn i en n+1 deltaeder (t.ex, B5H9 en oktaeder som saknar en topp)
• arachno- (från grekiskan för ”spindelnät”) B upptar n toppar i en n+2-deltaeder (t.ex. B4H10 en oktaeder som saknar två toppar)
• hypho- (från grekiskan för ”nät”) B upptar n toppar i en n+3-deltaeder (t.ex, eventuellt B8H16 har denna struktur, en oktaeder som saknar tre hörn)
• konjuncto- två eller flera av ovanstående är sammansmälta (t.ex. kanten eller två hörn sammansmälta B19H221-, ytan eller tre hörn sammansmälta B21H181-, och fyra hörn sammansmälta B20H16)

Boraner är alla färglösa och diamagnetiska. De är reaktiva föreningar och vissa är pyrofora. De flesta är mycket giftiga och kräver särskilda försiktighetsåtgärder vid hantering. Egenskaper och reaktivitet:

• closo- Det finns ingen känd neutral closoboran. Salter av closoanjonerna, BnHn2- är stabila i neutral vattenlösning, och deras stabilitet ökar med storleken.
• nido- Pentaboran(9) och decaboran(14) är de mest stabila nidoboranerna, till skillnad från nido-B8H12, som sönderdelas över -35o.
• arachno- Generellt sett är dessa mer reaktiva än nidoboranerna; återigen tenderar större föreningar att vara mer stabila.

Typiska reaktioner av boraner är:

• elektrofil substitution
• nukleofil substitution med Lewisbaser
• deprotonering med starka baser
• klusterbildningsreaktioner med borhydrider
• reaktion av en nido-boran med en alkan för att ge ett karboran kluster

Boraner kan fungera som ligander i samordningsföreningar. Boraner kan reagera för att bilda heteroboraner (t.ex. karboraner eller metalloboraner), kluster som innehåller bor- och metallatomer.