Δομή του Diborane
Το διβοράνιο γνωστό επίσης με το όνομα αιθάνιο βορίου, υδρίδιο του βορίου και εξαϋδρίδιο διβορίου αντιπροσωπεύεται χημικά ως B2H6. Το διβοράνιο είναι το κύριο μέλος της οικογένειας των ενώσεων του βορίου. Η μοριακή μάζα του διβορανίου είναι 27,66 γραμμάρια/moles, που είναι το άθροισμα όλων των συστατικών στοιχείων που υπάρχουν στο διβοράνιο (B2H6).
Σύνδεση σε διβοράνιο
Όπως υποδηλώνει το όνομα, το διβοράνιο είναι μια ένωση δύο ατόμων βορίου και με αυτά τα δύο άτομα βορίου υπάρχουν επίσης έξι άτομα υδρογόνου. Καθώς γνωρίζουμε ότι ο ατομικός αριθμός του βορίου είναι 5, και η ηλεκτρονική του διαμόρφωση είναι γραμμένη ως 1s2, 2s22p1, από τη διαμόρφωση βλέπουμε ότι στο εξωτερικό περίβλημα του βορίου υπάρχουν τρία ηλεκτρόνια σθένους. Αυτά τα τρία ηλεκτρόνια σθένους συμμετέχουν στο σχηματισμό δεσμών με το υδρογόνο.
Από τα τρία ηλεκτρόνια σθένους κάθε ατόμου βορίου, δύο ηλεκτρόνια δημιουργούν δεσμούς με τα δύο άτομα υδρογόνου μοιράζοντας ηλεκτρόνια ως αποτέλεσμα του σχηματισμού του ομοιοπολικού δεσμού. Αυτός ο τύπος δεσμού είναι γνωστός ως δεσμός δύο κέντρου-δύο ηλεκτρονίων. Ο σχηματισμός αυτού του ομοιοπολικού δεσμού δικαιολογείται από τη μοριακή τροχιακή θεωρία. Τα δύο άτομα υδρογόνου ονομάζονται τερματικό υδρογόνο καθώς υπάρχουν στο τελικό άκρο του μορίου.
Το ένα εναπομείναν ηλεκτρόνιο του βορίου δημιουργεί τη γέφυρα δεσμό με ένα υδρογόνο ως δεσμό τριών κέντρων-δύο ηλεκτρονίων, όπου τα τρία κέντρα είναι βόριο-υδρογόνο-βόριο. Σε αυτόν τον δεσμό εμπλέκονται δύο ηλεκτρόνια. Αυτός ο δεσμός γέφυρας είναι επίσης γνωστός ως δεσμός μπανάνας καθώς η δομή του είναι κάπως λυγισμένη σαν μπανάνα και ο χαρακτήρας αυτού του δεσμού δείχνει ιοντική φύση.
Το μήκος του δεσμού μεταξύ του τερματικού ατόμου υδρογόνου και βορίου στη δομή του διβορανίου είναι 1,19 Å. Το μήκος του δεσμού μεταξύ της γέφυρας υδρογόνου και ατόμου βορίου στη δομή του διβορανίου είναι 1,33 Å. Το μήκος του τερματικού δεσμού υδρογόνου βορίου είναι μικρότερο από τον δεσμό υδρογόνου βορίου γέφυρας, επομένως παρουσιάζει μεγαλύτερη αντοχή.
Η τιμή της συχνότητας στο υπέρυθρο φάσμα συγκρίνεται περισσότερο με τον δεσμό υδρογόνου βορίου γέφυρας. Ένας ισχυρότερος δεσμός δονείται με περισσότερη ενέργεια και παρουσιάζει υψηλή συχνότητα δόνησης. Έτσι, η συχνότητα του τερματικού υδρογόνου βορίου θα πρέπει να είναι μεγαλύτερη από τον δεσμό υδρογόνου βορίου γέφυρας. Η τιμή των συχνοτήτων του δεσμού Βόριο-Υδρογόνου της γέφυρας και του τερματικού δεσμού Βόριο-Υδρογόνου είναι 2100 και 2500 cm−1, αντίστοιχα.
Δομή του διβορανίου
Από την παραπάνω περιγραφή της σύνδεσης στο διβοράνιο, η δομή του διβορανίου φαίνεται ως:
Στη δομή του διβορανίου, κάθε άτομο βορίου υπάρχει στον υβριδισμό sp3, που σημαίνει ότι τα άτομα βορίου έχουν τέσσερα υβριδικά τροχιακά, τα οποία συμμετέχουν στο σχηματισμό δεσμών. Από αυτά τα τέσσερα υβριδικά τροχιακά, μόνο τρία τροχιακά μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρόνια για να δημιουργήσουν δεσμούς. Τα δύο υβριδικά τροχιακά δημιουργούν δεσμούς βορίου-υδρογόνου και ένα υβριδικό τροχιακό δημιουργεί δεσμούς γέφυρας βορίου-υδρογόνου. Από αυτά τα τέσσερα υβριδικά τροχιακά, ένα από τα υβριδικά τροχιακά παραμένει κενό και συμμετέχει στο σχηματισμό ενός άλλου δεσμού μπανάνας με το υδρογόνο της γέφυρας.
Η δομή του διβορανίου είναι μη επίπεδη καθώς τέσσερα τερματικά υδρογόνα και δύο άτομα βορίου υπάρχουν σε ένα επίπεδο και τα υδρογόνα της γέφυρας υπάρχουν πάνω και κάτω από αυτό το επίπεδο προς το κάθετο επίπεδο. Αυτά τα μόρια διβορανίου εμπίπτουν στην κατηγορία της συμμετρίας ομάδας σημείου D2h, που σημαίνει ότι η δομή του διβορανίου αποτελείται από τη λειτουργία ταυτότητας, αναστροφή μέσω του κέντρου συμμετρίας και τρεις άξονες περιστροφής C2 κατά μήκος των τριών δεσμών σίγμα μεταξύ του ατόμου βορίου και του ατόμου υδρογόνου.
Συμπέρασμα
Η δομή του διβορανίου είναι κάπως διαφορετική σε σύγκριση με άλλα οργανικά μόρια στη χημεία, επειδή το μόριο διβορανίου αποτελείται από δύο δεσμούς μπανάνας B–H–B ως δεσμό γέφυρας, επιπλέον των τεσσάρων τερματικών κανονικών ομοιοπολικών Β–Η δεσμούς. Η δομή του διβορανίου είναι μη επίπεδη καθώς υδρογόνα γέφυρας υπάρχουν κάτω και πάνω από άλλο επίπεδο.
