Borowodory
Borowodory (borany) – nieorganiczne związki chemiczne złożone z wodoru i boru. Monomeryczny BH3 jest miękkim kwasem Lewisa[1]. Ze względu na dużą skłonność do dimeryzacji nie występuje w stanie wolnym, a jedynie w postaci kompleksów ze związkami nukleofilowymi, czyli zasadami Lewisa (np. z pirydyną, C5H5N:BH3), a w stanie wolnym dimeryzuje. Dwa najprostsze stabilne borany są gazami (B2H6 i B4H10), cięższe cieczami np. (B5H9, B5H11, B6H10, B6H12), a B10H14 (dekaboran) jest ciałem stałym.
Ze względu na zwartość struktury wyróżniamy m.in. kloso-, nido- i arachno-borany. Mimo że bor dysponuje tylko trzema elektronami walencyjnymi, borany zawierają często więcej wodoru niżby to wynikało z wartościowości. Jest to tłumaczone tworzeniem tzw. wiązań trójcentrowych dwuelektronowych np. B−H−B.
Lekkie borany są bardzo łatwopalne – diboran samorzutnie zapala się w powietrzu i płonie zielonym płomieniem dając przy tym dwukrotnie więcej ciepła niż spalanie takiej samej masy węglowodorów, a także bardzo gwałtownie reaguje z wodą, w wyniku reakcji tworząc kwas ortoborowy:
- B2H6 + 6H2O → 6H2 + 2H3BO3
Pierwszym chemikiem, który opisał i uzyskał borowodory w laboratorium, był Alfred Stock:
- 4BCl3 + 3LiAlH4 → 2B2H6 + 3LiAlCl4
Porównanie właściwości borowodorów (25 °C)[2]
| Wzór | Nazwa | Stan skupienia | Temp. topn. [°C] | Temp. wrz. [°C] | Reakcja z powietrzem | Reakcja z wodą | Trwałość termiczna | Model cząsteczki |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| B2H6 | diboran | gaz | −165 | −92,5 | samorzutnie zapalny | natychmiastowa hydroliza | względnie trwały w 25 °C |  |
| B4H10 | tetraboran(10) | gaz | −121 | 18 | czysty nie zapala się samorzutnie | hydroliza w ciągu doby | względnie szybki rozkład w 25 °C |  |
| B5H9 | pentaboran(9) | ciecz | −47 | 60 | samorzutnie zapalny > 30 °C | hydroliza po ogrzaniu | trwały w 25 °C; powolny rozkład w 150 °C |  |
| B5H11 | pentaboran(11) | ciecz | −123 | 63 | samorzutnie zapalny | szybka hydroliza | szybki rozkład w 25 °C | |
| B6H10 | heksaboran(10) | ciecz | −62 | 108 | samorzutnie zapalny | hydroliza po ogrzaniu | powolny rozkład w 25 °C | |
| B6H12 | heksaboran(12) | ciecz | −82 | 80–90 | – | całkowita z wytworzeniem B4H10 | trwały kilka godzin w 25 °C | |
| B8H12 | oktaboran(12) | ciało stałe | −20 | – | – | – | rozkład > −20 °C | |
| B8H18 | oktaboran(18) | ciało stałe | – | – | – | – | nietrwały | |
| B9H15 | enneaboran(15) | ciało stałe | 2,6 | – | trwały | – | – | |
| B10H14 | dekaboran(14) | ciało stałe | 99,7 | 213 | bardzo trwały | powolna hydroliza | trwały w 150 °C |  |
Przypisy
- ↑ Ho, Tse-Lok. Hard soft acids bases (HSAB) principle and organic chemistry. „Chemical Reviews”. 75 (1), s. 1–20, 1975. DOI: 10.1021/cr60293a001.
- ↑ Cotton FA, Wilkinson G, Gaus PL: Chemia nieorganiczna. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1995. ISBN 83-01-11772-9.
Media użyte na tej stronie
Space-filling model of the unit cell of cyclopentadienylindium(I), C5H5In.
Molecular model from 3Dchem.com, possibly based on electron-diffraction and microwave data from C. John Dain, Anthony J. Downs, Graham S. Laurenson and David W. H. Rankin (1981). "The molecular structure of tetraborane(10) in the gas phase as determined by a joint analysis of electron-diffraction and microwave data". J. Chem. Soc., Dalton Trans.: 472-477. DOI:10.1039/DT9810000472.
Image generated in Accelrys DS Visualizer.Ball-and-stick model of the diborane molecule, B2H6