Diborane

Σε θερμοκρασία δωματίου, το διβοράνιο είναι ένα άχρωμο αέριο με δυσάρεστη, γλυκιά οσμή. Δημιουργεί εύκολα εκρηκτικούς συνδυασμούς όταν αναμιγνύεται με αέρα. Σε θερμοκρασία δωματίου, το διβοράνιο θα αναφλεγεί αυθόρμητα σε υγρό αέρα. Το διβοράνιο χρησιμοποιείται ως αναγωγικός παράγοντας, βουλκανιστής από καουτσούκ, καταλύτης για πολυμερισμό υδρογονανθράκων, επιταχυντής ταχύτητας φλόγας και παράγοντας ντόπινγκ σε προωθητικά πυραύλων. Χρησιμοποιείται επίσης στα ηλεκτρονικά για να δώσει καθαρά ηλεκτρικά χαρακτηριστικά κρυστάλλου.

Το νερό αποσυνθέτει διβοράνιο απελευθερώνοντας αέριο υδρογόνο, ένα πτητικό αέριο και βορικό οξύ, μια ανεξέλεγκτη ουσία. Οι ατμοί του είναι βαρύτεροι από τον αέρα. Μετά από μακροχρόνια έκθεση σε χαμηλά επίπεδα ή βραχυπρόθεσμη έκθεση σε υψηλές συγκεντρώσεις, η εισπνοή αυτών των ατμών μπορεί να έχει δυσμενείς επιπτώσεις στην υγεία. Χρησιμοποιείται επίσης σε ηλεκτρονικά υλικά.

Όλα για το Diborane

Παρασκευή διβορανίου

Μπορούμε να παρασκευάσουμε διβοράνιο με τη δράση υδριδίου μετάλλου με βόριο. Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιείται για βιομηχανική παραγωγή. Για να ληφθεί διβοράνιο σε μικρές ποσότητες με την αντίδραση ιωδίου με βοριοϋδρίδιο του νατρίου, απαιτείται διγλύμη.

Ιδιότητες

Τα βοράνια είναι διαμαγνητικές ενώσεις που είναι άχρωμες στη φύση και έχουν χαμηλή θερμική σταθερότητα. Το διβοράνιο είναι ένα αέριο με γλυκιά οσμή που είναι πολύ δηλητηριώδες σε θερμοκρασία δωματίου. Είναι επίσης εξαιρετικά αντιδραστικό. Παράγει υψηλότερα βοράνια σε υψηλότερες θερμοκρασίες, απελευθερώνοντας υδρογόνο.

Το διβοράνιο αντιδρά με νερό και αλκάλια για να δώσει βορικό οξύ και μεταβορικά.

Hydroboration

Σε θερμοκρασία δωματίου, το διβοράνιο συνδυάζεται με αλκένια και αλκίνια σε διαλύτη αιθέρα. Η υδροβορίωση είναι μια αντίδραση που χρησιμοποιείται συνήθως στη συνθετική οργανική χημεία, ιδιαίτερα για την προσθήκη αντι-Markovnikov.

Δράση του αέρα

Το καθαρό διβοράνιο δεν αντιδρά με τον αέρα ή το οξυγόνο σε θερμοκρασία δωματίου, αλλά σε ακάθαρτη μορφή, δίνει B2O3 μαζί με μεγάλη ποσότητα θερμότητας.

Δομή του διβορανίου

Δύο υδρογόνα γεφύρωσης συνδέουν δύο μονάδες BH2 σε διβοράνιο. Επομένως, έχει 8 δεσμούς Β-Η μέσα του. Από την άλλη πλευρά, το Diborane έχει μόνο 12 ηλεκτρόνια σθένους, τα οποία είναι ανεπαρκή για τη δημιουργία κανονικών ομοιοπολικών δεσμών. Οι κανονικοί ομοιοπολικοί δεσμοί αποτελούν τους τετρατελικούς δεσμούς Β-Η (δεσμός δύο κεντρικών – δύο ηλεκτρονίων ή δεσμός 2c-2e). Οι δεσμοί γεφύρωσης θα απαιτήσουν τα υπόλοιπα τέσσερα ηλεκτρόνια. Δύο ηλεκτρόνια χρησιμοποιούνται σε καθένα από τους δύο τρικεντρικούς δεσμούς Β-Η-Β. Ως αποτέλεσμα, αυτοί είναι δεσμοί τριών κέντρων-δύο ηλεκτρονίων (3c-2e). Το βόριο στο διβοράνιο είναι υβριδισμένο sp3.

Τρία από τα τέσσερα υβριδισμένα τροχιακά sp3 περιέχουν ένα μόνο ηλεκτρόνιο και το τέταρτο τροχιακό είναι κενό. Κάθε βόριο έχει δύο μισογεμισμένα υβριδισμένα τροχιακά που επικαλύπτονται με τα δύο υδρογόνα για να παράγουν τετράτελικούς δεσμούς 2c-2e, αφήνοντας ένα κενό και ένα μισογεμάτο υβριδισμένο τροχιακό. Ο δεσμός B-H-B σχηματίζεται με την επικάλυψη του μισογεμάτου υβριδισμένου τροχιακού ενός βορίου, του κενού υβριδισμένου τροχιακού του άλλου βορίου και του μισογεμάτου τροχιακού 1s υδρογόνου.

Σύνδεση

Το διβοράνιο έχει δομή D2h με τέσσερα τερματικά άτομα υδρογόνου και δύο γεφυροποιημένα άτομα υδρογόνου. Σύμφωνα με το μοντέλο της μοριακής τροχιακής θεωρίας, οι δεσμοί μεταξύ του βορίου και των τερματικών ατόμων υδρογόνου είναι τυπικοί ομοιοπολικοί δεσμοί 2 κέντρου-2 ηλεκτρονίων. Ωστόσο, σε αντίθεση με τις ενώσεις υδρογονάνθρακα, η σχέση μεταξύ των ατόμων βορίου και των γεφυρών ατόμων υδρογόνου είναι διαφορετική.

Κάθε βόριο έχει ένα ηλεκτρόνιο σθένους που απομένει για περαιτέρω δεσμό αφού προσκολληθεί στα τερματικά άτομα υδρογόνου με δύο ηλεκτρόνια. Κάθε ένα από τα άτομα υδρογόνου που γεφυρώνουν συνεισφέρει ένα ηλεκτρόνιο. Ως αποτέλεσμα, τέσσερα ηλεκτρόνια συγκρατούν τον δακτύλιο B2H2 μαζί, που είναι ένα παράδειγμα δεσμού 3 κέντρου-2 ηλεκτρονίων. Αυτή η μορφή δεσμού αποκαλείται μερικές φορές «ομόλογος μπανάνας».

Σύνδεση

Το διβοράνιο και τα παράγωγά του είναι σημαντικά αντιδραστήρια οργανικής σύνθεσης για την υδροβορίωση, η οποία περιλαμβάνει την προσθήκη αλκενίων στους δεσμούς Β-Η για την παραγωγή τριαλκυλοβορανίων. Το διβοράνιο χρησιμοποιείται ως αναγωγικός παράγοντας με δραστικότητα παρόμοια με το υδρίδιο του λιθίου αργιλίου. Το μόριο μετατρέπει γρήγορα τα καρβοξυλικά οξέα σε αλκοόλες, ενώ οι κετόνες αντιδρούν μόνο αργά με το οξύ ως πρώτες ύλες.

Χρήσεις του Diborane

1. Το διβοράνιο χρησιμοποιείται ως προωθητικό με υψηλή ενεργειακή πυκνότητα.
2. Στην οργανική χημεία, χρησιμοποιείται ως αναγωγικός παράγοντας.
3. Χρησιμοποιείται σε φακούς συγκόλλησης.

Συμπέρασμα

Ένα από τα πιο τυπικά πρότυπα αντίδρασης είναι ο σχηματισμός προσαγωγών με βάσεις Lewis. Τέτοια αρχικά προϊόντα προσθήκης συχνά αναπτύσσονται γρήγορα για να παράγουν άλλα προϊόντα. Το βοράνιο-τετραϋδροφουράνιο, για παράδειγμα, αποικοδομείται σε βορικούς εστέρες, οι οποίοι χρησιμοποιούνται συνήθως ως υποκατάστατο διβορανίου. Το πρόσθετο διμεθυλοσουλφίδιο του είναι ένα σημαντικό χημικό αντιδραστήριο. Η διβοράνη αμμωνίας συζευγνύεται με το βοράνιο αμμωνίας για την παραγωγή διαμμωνιακού διβορανίου ή DADB, ανάλογα με τις συνθήκες.