Borano, una qualsiasi di una serie omologa di composti inorganici di boro e idrogeno o loro derivati.
legame chimico: borani
Il composto diborano carente di elettroni, B2H6, come notato in precedenza, può essere considerato come un ammasso di atomi tenuti insieme
Gli idruri di boro furono per la prima volta sistematicamente sintetizzati e caratterizzati durante il periodo dal 1912 al 1937 circa dal chimico tedesco Alfred Stock. Li chiamava borani in analogia agli alcani (idrocarburi saturi), gli idruri di carbonio (C), che è il vicino di boro nella tavola periodica. Poiché i borani più leggeri erano volatili, sensibili all'aria e all'umidità e tossici, Stock ha sviluppato metodi e apparati ad alto vuoto per studiarli. Il lavoro americano sui borani iniziò nel 1931, condotto da Hermann I. Schlesinger e Anton B. Burg. I borani rimasero principalmente di interesse accademico fino alla seconda guerra mondiale, quando il governo degli Stati Uniti sostenne la ricerca per trovare composti volatili di uranio (boroidridi) per la separazione degli isotopi e gli anni '50, quando sostenne programmi per lo sviluppo di carburanti ad alta energia per missili e aerei a reazione. (I borani e i loro derivati hanno un calore di combustione molto più elevato rispetto ai carburanti a base di idrocarburi.) William Nunn Lipscomb, Jr., ha ricevuto il premio Nobel per la chimica del 1976 "per i suoi studi sulla struttura dei borani che illuminano i problemi del legame chimico", mentre uno di Schlesinger gli studenti, Herbert Charles Brown, condivisero il premio del 1979 per la sua reazione di idroborazione (1956), l'aggiunta straordinariamente facile di BH3 (sotto forma di BH 3 · S) a composti organici insaturi (es. Alcheni e alchini) in solventi eterei (S) a temperatura ambiente per produrre quantitativi di organoborani (cioè in una reazione che procede interamente o quasi interamente, a completamento). La reazione di idroborazione a sua volta ha aperto nuove strade di ricerca nell'area della sintesi organica stereospecifica.
I borani che erano stati preparati da Stock avevano la composizione generale B n H n + 4 e B n H n + 6, ma sono note specie più complesse, sia neutre che negative (anioniche). Gli idruri di boro sono più numerosi di quelli di qualsiasi altro elemento tranne il carbonio. Il borano più semplice isolabile è B 2 H 6, diborano (6). (Il numero arabo tra parentesi indica il numero di atomi di idrogeno.) È uno degli intermedi chimici più studiati e sinteticamente più utili. È disponibile in commercio e per anni molti borani e i loro derivati sono stati preparati da esso, direttamente o indirettamente. BH 3 libero (e B 3 H 7) sono molto instabili, ma possono essere isolati come addotti stabili (prodotti di addizione) con basi di Lewis (molecole di donatori di elettroni) —eg, BH 3 · N (CH 3) 3. I borani possono essere solidi, liquidi o gas; in generale, i loro punti di fusione e di ebollizione aumentano con l'aumentare della complessità e del peso molecolare.
Struttura e legame dei borani
Piuttosto che esibire le semplici configurazioni a catena e ad anello dei composti del carbonio, gli atomi di boro nei borani più complessi si trovano agli angoli dei poliedri, che possono essere considerati deltaedri (poliedri con facce triangolari) o frammenti deltaedrici. Lo sviluppo di una comprensione di questi cluster di boro ha fatto molto per aiutare i chimici a razionalizzare la chimica di altri composti inorganici, organometallici e dei cluster di metalli di transizione.
Uno dei numerosi sistemi di nomenclatura suggeriti dall'Unione Internazionale di Chimica Pura e Applicata (IUPAC) impiega prefissi strutturali caratteristici: (1) closo- (una corruzione di "clovo", dal latino clovis, che significa "gabbia"), deltahedrons di n atomi di boro; (2) nido- (dal latino nidus, che significa "nido"), strutture non chiuse in cui il cluster B n occupa n angoli di un poliedro con angoli (n + 1), ovvero un poliedro closo con un vertice mancante; (3) arachno- (greco, che significa "ragnatela"), ammassi ancora più aperti, con atomi di boro che occupano n angoli contigui di un poliedro con angoli (n + 2), ovvero un poliedro poliedrico con due vertici mancanti; (4) hypho- (greco, che significa "tessere" o "una rete"), i cluster più aperti, con atomi di boro che occupano n angoli di un closo-poliedro con angoli (n + 3); e (5) klado- (greco, che significa "ramo"), n vertici di un n + 4-vertice closo-poliedro occupato da n atomi di boro. I membri delle serie hypho- e klado- sono attualmente conosciuti solo come derivati borani. Il collegamento tra due o più di questi cluster poliedrici di borano è indicato dal prefisso congiuntore (latino, che significa "unire insieme"). Ad esempio, la congiuntura-B 10 H 16 viene prodotta unendo le unità B 3 H 8 da due molecole B 6 H 9 tramite un legame B ― B.
Uno dei motivi del grande interesse per i borani è il fatto che possiedono strutture diverse da qualsiasi altra classe di composti. Poiché il legame nei borani comporta un legame multicentrico, in cui tre o più atomi condividono una coppia di elettroni di legame, i borani sono comunemente chiamati sostanze carenti di elettroni. Diborane (6) ha la seguente struttura:
Questa struttura comporta un legame a tre centri del ponte, in cui una coppia di elettroni è condivisa tra tre (anziché due) atomi: due atomi di boro e un atomo di idrogeno. (Vedi legame chimico: aspetti avanzati del legame chimico: borani per una discussione del legame a tre centri.) La capacità del boro di formare tali legami oltre ai normali legami covalenti porta alla formazione di borani poliedrici complessi.
