Тетраборан
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Имена ИЮПАК тетраборан(10) арахно -B 4 H 10 | |
| Идентификаторы | |
| |
| ЧЭБИ |
|
| ChemSpider |
|
| УНИИ |
|
Панель инструментов CompTox ( EPA ) |
|
| |
| Свойства [1] | |
| Б 4 Ч 10 | |
| Молярная масса | 53,32 г/моль |
| Появление | бесцветный газ |
| Плотность | 2,3 кг м −3 (газ) |
| Температура плавления | −120,8 °C (−185,4 °F; 152,3 К) |
| Точка кипения | 18 °C (64 °F; 291 К) |
| Опасности | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Тетраборан (систематически называемый арахно -тетраборан(10) ) был первым открытым соединением гидрида бора . [2] Он был классифицирован Альфредом Стоком и Карлом Массенесом в 1912 году и впервые был выделен Стоком. [3] Он имеет относительно низкую температуру кипения при 18 °C и является газом при комнатной температуре. Газ тетраборан имеет неприятный запах и токсичен.
История
Класс боранов был выяснен с помощью рентгеновского дифракционного анализа Липскомбом и др. в 1950-х годах. Рентгеновские данные указали на двухэлектронные многоцентровые связи . Позднее был проведен анализ, основанный на данных рентгеновского анализа высокого разрешения, для анализа плотности заряда . [4]
Структура
Как и другие кластеры гидрида бора , структура тетраборана включает многоцентровые связи с водородными мостиками или протонированными двойными связями. Согласно его формуле, B 4 H 10 , он классифицируется как арахно -кластер и имеет геометрию бабочки, которая может быть рационализирована правилами Уэйда . [5] Каждый бор гибридизован sp 3 , и «конфигурация трех водородов, окружающих боры B1 и B3, приблизительно тригональна и предполагает приблизительно тетраэдрическую гибридизацию для этих боров, которая предсказывает углы связи 120°». [6] : 35 Однако расположения бора можно классифицировать как фрагменты либо икосаэдра, либо октаэдра, поскольку углы связи на самом деле находятся между 105° и 90°. [6] : 3
Сравнение дифракционных данных рентгеновской дифракции и электронной дифракции дало предполагаемые длины связей и углы: B1—B2 = 1,84 Å, B1—B3= 1,71 Å, B2—B1—B4= 98 ̊, B—H = 1,19 Å, B1—Hμ = 1,33 Å, B2—Hμ =1,43 Å. [6] : 3
Подготовка
Тетраборан может быть получен посредством реакции между кислотой и боридами магния или бериллия , с меньшими количествами из боридов алюминия, марганца и церия. [7] Гидролиз борида магния, гидрирование галогенидов бора при высоких температурах и пиролиз диборана также производят тетраборан. Гидролиз борида магния был одной из первых реакций, дающих высокий выход (14%) тетраборана. [ необходима цитата ] Фосфорная кислота оказалась наиболее эффективной кислотой (по сравнению с соляной и серной кислотой ) в реакции с боридом магния. [8]
Изомеры
Ученые в настоящее время [ когда? ] работают над получением бис(диборанильного) изомера арахно -тетраборановой структуры. Ожидается, что бис(диборанил) будет иметь более низкую энергию на уровне метода Хартри-Фока (HF). Есть некоторые свидетельства того, что бис(диборанильный) изомер изначально образуется при синтезе тетраборана по реакции Вюрца или связывании B 2 H 5 I в присутствии амальгамы натрия . Три пути превращения из бис(диборанильного) изомера в арахно -тетраборановую структуру были построены вычислительным путем.
- Путь 1: Диссоциативный путь через B 3 H 7 и BH 3
- Путь 2: Согласованный путь через два переходных состояния, разделенных локальным минимумом
- Путь 3: Еще один согласованный путь, включающий пентакоординированные изомеры в качестве промежуточных продуктов.
Пути 2 и 3 более вероятны, поскольку они энергетически более выгодны с энергиями 33,1 ккал/моль и 22,7 ккал/моль соответственно. [9]
Безопасность
Поскольку он легко окисляется, его необходимо хранить в вакууме. Тетраборан воспламеняется при контакте с воздухом, кислородом и азотной кислотой. Бораны в целом, включая тетраборан, считаются очень токсичными и биологически разрушительными. Исследование, состоящее из небольшого ежедневного воздействия химиката на кроликов и крыс, привело к летальному исходу. [10]
Ссылки
- ^ Weast, Robert C., ред. (1981). CRC Handbook of Chemistry and Physics (62-е изд.). Boca Raton, FL: CRC Press. стр. B-84. ISBN 0-8493-0462-8.
- ^ Wiberg, E. (1977-01-01). «Альфред Сток и возрождение неорганической химии». Pure and Applied Chemistry . 49 (6): 691–700. doi : 10.1351/pac197749060691 . ISSN 1365-3075.
- ^ Сток, Альфред; Массенез, Карл (1 октября 1912). «Борвассерштоффе». Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 45 (3): 3539–3568. дои : 10.1002/cber.191204503113. ISSN 0365-9496.
- ^ Фёрстер, Диана; Хюбшле, Кристиан Б.; Люгер, Петер; Хюгле, Томас; Ленц, Дитер (2008). «О связи B−H−B с двумя электронами и тремя центрами: определение плотности заряда тетраборана (10)». Неорганическая химия . 47 (6): 1874–1876. doi :10.1021/ic701924r. ISSN 0020-1669. PMID 18271535.
- ^ Граймс, Рассел Н. «Бор». Продвинутая неорганическая химия. Ф. Альберт Коттон , Джеффри Уилкинсон, Карлос А. Мурильо и Манфред Бохманн. 6-е изд. Np: np, 1999. 143-46. Печать.
- ^ abc Lipscomb, William N. Борные гидриды . Нью-Йорк: WA Benjamin, 1963. Печать.
- ^ Сток, Альфред (1933). Гидриды бора и кремния. Cornell University Press . стр. 60.
- ^ Сток, Альфред (1933). Гидриды бора и кремния. Cornell University Press . стр. 41.
- ^ Рамакришна, Винутха; Дьюк, Брайан Дж. (2004). «Можно ли наблюдать структуру бис(диборанила) B4H10? История продолжается». Неорганическая химия . 43 (25): 8176–8184. doi :10.1021/ic049558o. ISSN 0020-1669. PMID 15578859.
- ^ "Архивная копия" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2011-07-27 . Получено 2011-05-11 .
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )
Внешние ссылки
- «Борон»тетраборан (10) [WebElements Periodic Table]». Webelements.com . Получено 2017-06-07 .
- "Linus Pauling Research Notebooks - Special Collections & Archives Research Center". Osulibrary.orst.edu . Архивировано из оригинала 2012-07-17 . Получено 2017-06-07 .
