Boran, dowolna homologiczna seria nieorganicznych związków boru i wodoru lub ich pochodnych.
wiązanie chemiczne: Borany
Jak zauważono wcześniej, niedobór elektronów diboran, B2H6, można uznać za skupisko atomów trzymane razem
Wodorki boru zostały po raz pierwszy systematycznie syntetyzowane i scharakteryzowane w okresie od 1912 r. Do około 1937 r. Przez niemieckiego chemika Alfreda Stocka. Nazwał je boranami analogicznie do alkanów (węglowodorów nasyconych), wodorków węgla (C), który jest sąsiadem boru w układzie okresowym. Ponieważ lżejsze borany były lotne, wrażliwe na powietrze i wilgoć oraz toksyczne, Stock opracował wysokopróżniowe metody i aparaturę do ich badania. Amerykańskie prace nad boranami rozpoczęły się w 1931 r., Prowadzone przez Hermanna I. Schlesingera i Antona B. Burga. Borany pozostawały przede wszystkim przedmiotem zainteresowania akademickiego do II wojny światowej, kiedy rząd USA wspierał badania nad lotnymi związkami uranu (borowodorki) do rozdzielania izotopów, a także w latach 50. XX wieku, kiedy wspierał programy rozwoju paliw wysokoenergetycznych do rakiet i samolotów odrzutowych. (Borany i ich pochodne mają znacznie wyższe temperatury spalania niż paliwa węglowodorowe). William Nunn Lipscomb, Jr., otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w 1976 r. „Za badania nad strukturą boranów uwidaczniającą problemy wiązania chemicznego”, będąc jednym z nich studenci, Herbert Charles Brown, podzielili się nagrodą z 1979 roku za reakcję hydroborowania (1956), niezwykle łatwy dodatek BH3 (w postaci BH 3 · S) nienasyconych związków organicznych (tj alkenów i alkinów), w rozpuszczalnikach eterowych, (S), w temperaturze pokojowej do organoboranes wydajności ilościowym (to jest w reakcji, która przebiega w całości lub prawie w całości, Do ukończenia). Z kolei reakcja hydroborowania otworzyła nowe możliwości badań w dziedzinie stereospecyficznej syntezy organicznej.
W borany, które zostały wytworzone przez stanie miały ogólny skład B n H n + 4 i B n H n + 6 gatunków, ale bardziej skomplikowane, zarówno neutralna jak i negatywnych (anionowy), są znane. Wodorki boru są liczniejsze niż wodorki dowolnego innego pierwiastka oprócz węgla. Najprostszym możliwym do wyodrębnienia boranem jest B 2 H 6, diboran (6). (Cyfra arabska w nawiasach oznacza liczbę atomów wodoru.) Jest to jeden z najszerzej badanych i najbardziej użytecznych syntetycznie półproduktów chemicznych. Jest dostępny na rynku i przez lata wytwarzano z niego wiele boranów i ich pochodnych, bezpośrednio lub pośrednio. BH wolne 3 (i B, 3 H 7) są bardzo niestabilne, ale mogą być odizolowane jako stabilne addukty (produkty addycji) z zasadami Lewisa (cząsteczek elektronodonorowe) -eg BH 3 · N (CH 3) 3. Borany mogą być ciałami stałymi, cieczami lub gazami; ogólnie ich temperatury topnienia i wrzenia rosną wraz ze wzrostem złożoności i masy cząsteczkowej.
Struktura i wiązanie boranów
Zamiast wykazywać proste konfiguracje łańcuchów i pierścieni związków węgla, atomy boru w bardziej złożonych boranach znajdują się w rogach wielościanów, które można uznać za deltahedrony (wielościany o trójkątnych powierzchniach) lub fragmenty deltaedryczne. Zrozumienie tych klastrów boru zrobiło wiele, aby pomóc chemikom w racjonalizacji chemii innych związków nieorganicznych, metaloorganicznych i związków metali przejściowych.
Jeden z kilku systemów nomenklatury sugerowany przez Międzynarodową Unię Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC) wykorzystuje charakterystyczne przedrostki strukturalne: (1) closo- (zepsucie „clovo” z łacińskich clovis, co oznacza „klatka”), deltaedrony n atomy boru; (2) nido- (łac siedliskiem, czyli „gnieździe”) struktur nonclosed w którym B n klastra zajmuje n naroża (n + 1) -cornered wielościan, tj closo-wielościanu ze brakuje jednego wierzchołka; (3) arachno- (greckie, co oznacza „pajęczyna”), gromady, które są jeszcze bardziej otwarte, z atomami boru zajmującymi n przylegających naroży wielościanu (n + 2) - to znaczy wielościanu closo z dwoma brakującymi wierzchołkami; (4) hypo (greckie, co oznacza „tkać” lub „sieć”), najbardziej otwarte gromady, w których atomy boru zajmują n narożników (n + 3) narośniętego wielościanu closo; i (5) klado- (grecki, co oznacza „gałąź”), n wierzchołków n + 4-wierzchołkowego closo-wielościanu zajmowanego przez n atomów boru. Członkowie serii hypho- i klado- są obecnie znani tylko jako pochodne boranu. Połączenie między dwoma lub więcej z tych wielościennych klastrów boranowych jest oznaczone przedrostkiem spójniko- (łaciński, co oznacza „połącz razem”). Na przykład, conjuncto B 10 H 16 jest wytwarzany poprzez łączenie że B : 3 h 8 jednostek z dwóch B 6 H 9 cząsteczki poprzez wiązanie B-B.
Jednym z powodów dużego zainteresowania boranami jest fakt, że posiadają one struktury inne niż jakakolwiek inna klasa związków. Ponieważ wiązanie w boranach obejmuje wiązanie wieloośrodkowe, w którym trzy lub więcej atomów łączy parę elektronów wiążących, borany są powszechnie nazywane substancjami z niedoborem elektronów. Diborane (6) ma następującą strukturę:
Struktura ta obejmuje wiązanie mostków z trzema centrami, w którym jedna para elektronów jest dzielona między trzema (a nie dwoma) atomami - dwoma atomami boru i jednym atomem wodoru. (Patrz wiązanie chemiczne: Zaawansowane aspekty wiązania chemicznego: Borany w celu omówienia wiązania trójśrodkowego). Zdolność boru do tworzenia takich wiązań oprócz normalnych wiązań kowalencyjnych prowadzi do tworzenia złożonych wielościennych boranów.
