ثنائي البوران

ثنائي البوران هومركب كيميائي مكون من عنصري البورون والهيدروجين، وله الصيغة B₂H₆، ويكون على شكل غاز عديم اللون، وهوأبسط مركب من مركبات البورانات.

التحضير

يحضر ثنائي البوران في المختبر فقط، إذ أنه لا وجود له في الطبيعة. هناك عدة طرق مختلفة من أجل تحضير ثنائي البوران، وذلك إما من:

تفاعل هيدريد الليثيوم مع ثلاثي فلوريد البورون:

{\displaystyle \mathrm {6\ LiH\ +\ 8\ BF_{3 \rightleftharpoons \ 6\ Li[BF_{4 ]\ +\ B_{2 H_{6

أومن تفاعل هيدريد ألومنيوم الليثيوم مع ثلاثي كلوريد البورون في وسط من ثنائي إيثيل الإيثر:

{\displaystyle \mathrm {3\ Li[AlH_{4 ]\ +\ 4\ BCl_{3 \rightleftharpoons \ 3\ Li[AlCl_{4 ]\ +\ 2\ B_{2 H_{6

أومن تفاعل بورهيدريد الصوديوم مع ثلاثي فلوريد البورون في وسط من ثنائي ميثوكسي الإيثان:

{\displaystyle \mathrm {3\ NaBH_{4 \ +\ 4\ BF_{3 \rightleftharpoons \ 3\ NaBF_{4 \ +\ 2\ B_{2 H_{6

أومن تفاعل بورهيدريد الصوديوم مع اليود في وسط من ثنائي ميثوكسي الإيثان أورباعي هيدروالفوران:

{\displaystyle \mathrm {2\ NaBH_{4 \ +\ I_{2 \rightleftharpoons \ B_{2 H_{6 \ +\ 2\ NaI\ +\ H_{2

يمكن التحضير على مستوى تقني من هدرجة أكسيد البورون B₂O₃ وذلك باستخدام حفاز من الألومنيوم وكلوريد الألومنيوم عند درجات حرارة أعلى من 150 °س، وعند ضغط مطبق من الهيدروجين مقداره 750 بار.

{\displaystyle \mathrm {B_{2 O_{3 \ +\ 2\ Al\ +\ 3\ H_{2 \ +\ AlCl_{3 \longrightarrow \ (BH_{3 )_{2 \ +\ 3\ AlOCl

الخصائص

إن ثنائي البوران تعبير عن غاز سام، عديم اللون، قابل للاشتعال، له رائحة حلوة منبهة. في الشروط العاديةقد يكون المركب شبه مستقر، وفوق 50 °س يبدأ ثنائي البوران بالتفكك إلى البورانات العليا (مثل رباعي البوران وخماسي البوران وعشاري البوران وغيرها) مع إطلاق غاز الهيدروجين. تبلغ درجة حرارة الاشتعال الذاتي لمركب B₂H₆ النقي عند 145 °س، وعند وجود آثار من البورانات العليا، يمكن حتى يحدث اشتعال تلقائي محرراً كمية كبيرة من الحرارة، كما يمكن حتى يشكل مزائج انفجارية مع الهواء.

{\displaystyle \mathrm {B_{2 H_{6 \ +\ 3\ O_{2 \longrightarrow \ B_{2 O_{3 \ +\ 3\ H_{2 O\ \ \Delta H=-2137.7kJ

البنية

إن المركب البادئ في البورانات هوBH₃، وهومركب غير مستقر، إذ حتى ذرة البورون تكون محاطة بست إلكترونات تكافؤ، وبالتالي، لتشكيل ترتيب إلكتروني مستقر قريب من قاعدة الثمانيات، يحدث اشتراك مع رابطة B-H لذرة بورون أخرى، مما يؤدي إلى تشكيل رابطة B-H-B، وهي رابطة ثلاثية المركز ثنائية الإلكترون. في ثنائي البوران هناك رابطتين من هذا النوع، حيث تقوم ذرتا هيدروجين بتشكيل روابط جسرية بين ذرتي البورون، في حين حتى ذرتي الهيدروجين المتبقيتين تشكلان روابط B-H نمطية مع جميع ذرة بورون.

ينتشر الإلكترونان في المدار الجزيئي الرابط في رابطة B-H-B عبر الفضاءات بين النووية للذرات الثلاث. إذا رتبة الرابطة تبلغ 0.5 لكل ارتباط من النوع B-H، بحيث حتى الروابط B−H الجسرية أضعف وأطول من الروابط B−H الطرفية.

الروابط الجسرية في ثنائي البوران

التفاعلات الكيميائية

إن ثنائي البوران هوأبسط مركبات البورانات، حيث حتى المركب الابتدائي البوران غير مستقر، ويميل إلى تشكيل ثنائي البوران. بما حتى البورون في ثنائي البوران يعاني من نقص إلكتروني نتيجة تشكيل رابطة ثلاثية المركز ثنائية الإلكترون، فإن B₂H₆ تعبير عن حمض لويس ويتفاعل من أجل تشكيل روابط تناسقية مع قواعد لويس، مثل الأمونياك.

{\displaystyle \mathrm {B_{2 H_{6 \ +\ 2\ NH_{3 \ \longrightarrow \ 2\ BH_{3 \leftarrow NH_{3

يتفاعل ثنائي البوران مع الأمينات الثالثية ليشكل معقدات أمينوالبوران السائلة.

{\displaystyle \mathrm {2\ R_{3 N\ +\ B_{2 H_{6 \rightleftharpoons \ 2\ R_{3 N-BH_{3

يمكن من خلال هذا التفاعل تخزين ثنائي البوران دون خطر، إذ حتى التفاعل يمكن حتى يحرر B₂H₆ مرة أخرى من خلال التفاعل مع حمض قوي مثل حمض الهيدروكلوريك:

{\displaystyle \mathrm {2\ R_{3 N-BH_{3 \ +\ 2\ HCl\rightleftharpoons \ 2\ R_{3 NH^{+ \ +\ 2\ Cl^{- \ +\ B_{2 H_{6

الاستخدامات

يعد ثنائي البوران من المركبات المهمة في تفاعلات إضافة البورون الهيدروجينية، حيث تتحول الألكينات إلى ثلاثي ألكيل البورانات:

{\displaystyle \mathrm {3\;RCH=CH_{2 \ +\ (THF)BH_{3 \rightarrow \ (RCH_{2 CH_{2 )_{3 B\!\ +\ THF

احتياطات الأمان

إن غاز ثنائي البوران غاز سام وقابل للاشتعال، بحيث يمكن حتى يشكل مزائج انفجارية مع الهواء بنسب تتفاوت من 0.8 إلى 88 %.

المراجع

↑ معهد الكيانات الكيميائية للأهمية البيولوجية: https://www.ebi.ac.uk/chebi/searchId.do?chebiId=CHEBI:33590 — تاريخ الاطلاع:ستة أكتوبر 2016 — العنوان : diborane(6) — الناشر: معهد المعلوماتية الحيوية الأوروبي — الرخصة: إسناد المشاع الإبداعي 3.0 لم يتم الإبلاغ عنه
^ F. A. Cotton, G. Wilkinson: Anorganische Chemie: Eine zusammenfassende Darstellung für Fortgeschrittene. übers. v. Heinz P. Fritz. 4., völlig neu bearb. Auflage. erster Nachdruck. VCH, Weinheim 1985.
^ A. S. B. Prasad, J. V. B. Kanth, M. Periasamy: Tetrahedron. 1992, 48, S. 4623–4628.
^ I. Mayer (1989). "Bond orders in three-centre bonds: an analytical investigation into the electronic structure of diborane and the three-centre four-electron bonds of hypervalent sulphur". Journal of Molecular Structure. 186: 43–52. doi:10.1016/0166-1280(89)87037-X.
^ F. Albert Cotton, Geoffrey Wilkinson and Paul L. Gaus, Basic Inorganic Chemistry, 2nd ed. (Wiley 1987), p.113
^ Arnold F. Holleman, Nils Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. stark umgearbeitete und verbesserte Auflage. de Gruyter, Berlin u. a. 2007, S. 1066.
^ James Arthur Campbell: Allgemeine Chemie: Energetik, Dynamik und Struktur chemischer Systeme. 2., durchgesehene Auflage. Verlag Chemie (VCH), Weinheim 1985.