бороводороды

БОРОВОДОРОДЫ (бораны, гидриды бора)

соед. общей формулы ВnHm, где n находится в пределах от 2 до 20, а m обычно равно п + 4 или п + 6. Свойства некоторых Б. представлены в таблице; др. известные Б. — октабораны В8H12, В8H14, В8H16 и В8H18, нонаборан В9H15, гексадекаборан В16H20, октадекаборан В18H22, эйкозабораны В20H16 и В20H26.

Для молекул Б. (см. рис.) характерен дефицит электронов, высокие координац. числа атома В (до 7), наличие мостиковых связей В—Н—В, существование кластерных группировок из соединенных друг с другом атомов В. Атомы бора в молекулах объединены в полиэдрич. группировки-фрагменты икосаэдра (В12) или октаэдра (В6). Длины связей В—В 0,169–0,187 нм, В—Н в концевых группах 0,119–0,120 нм, во фрагментах В—Н—В 0,133–0,143 нм.

В соед. В2H6 концевые группы BH2 лежат в одной плоскости, атомы В и Н в них образуют двухэлектронные двухцентровые связи. Два центральных атома Н объединены с атомами В трехцентровыми двухэлектронными связями В—Н—В, образующимися в результате перекрывания sр3-гибридных орбиталей двух атомов В и s-орбитали атома Н. Эффективный заряд на мостиковых атомах Н — 0,22, на атомах В + 0,22. В молекуле В4H10 шесть двухцен-тровых связей В—Н, четыре трехцентровые В—Н—В и одна двухцентровая В—В. Молекулы В5H9 и В10H14, помимо связей описанных типов, содержат трехцентровые связи В—В—В.

Б. бесцветны, обладают резким неприятным запахом. Соед. В2H6 и В4H10 — газы, Б. с n = 5-9-жидкости, с пбороводороды 10 — кристаллы. Все Б. хорошо раств. в органических растворителях. Б. химически весьма активны (особенно члены ряда ВnHn+6). На воздухе окисляются до В2O3, а при п = 2–6 самовоспламеняются. С водой образуют H3BO3 и H2, со спиртами — алкилбораты и H2. Вступают в электроф. и нуклеоф. замещение, напр.: В10H14 + 2(CH3)2S → B10H12[S(CH3)2]2 + H2. С ненасыщенными углеводородами образуют борорг. соед. (гидроборирование), напр.: В2H6 + 6C2H4 → 2В(C2H5)3. С гидридами металлов дают комплексные гидриды, напр.: В2H6 + 2NaH → 2Na[BH4]. Характерная реакция Б. — расщепление связи В—Н—В: 2В4H10 + 2R2O → 2В3H7*OR2 + В2H6. Б. весьма склонны к образованию соед., содержащих комплексные анионы [BH4], [В3H8], [В9H14], [В10H13], [В10H14]2−, [В20H20]4− и др., напр.: В2H6 + Na[BH4] → Na[B3H8] + H2. Особенно устойчивы химически и термически соед. с анионами [ВnHn]2−, где n = 6–12. Пиролиз Б., как правило, сопровождается полимеризацией и конденсацией образующихся низших гидридов; при этом связи В—В не разрываются.

Наиб. практич. значение имеет диборан В2H6, который применяют для получения высокочистого В, легирования бором разл. материалов, синтеза борорг. соединений. Получают его по реакциям:

бороводороды. Рис. 2

бороводороды. Рис. 3

бороводороды. Рис. 4

Структура молекул бороводородов; большими кружками обозначены атомы В. меньшими — атомы Н.

бороводороды. Рис. 5

Осн. метод получения других Б. — конверсия В2H6 по реакциям, которые м. б. представлены след. схемой:

бороводороды. Рис. 6

Соед. B6H10 образуется при разложении В5H11 в вакууме при −20 °C в среде диглима, В8H12 — при взаимодействии В2H6 и В5H9 в вакууме, В9H15 — при каталитич. конверсии В5H11 при 0 °C в присутствии гексаметилентетрамина, В20H16 и В20H26 — при пиролизе декаборанов соотв. при 350 и 100 °C, В16H20 и В18H22 — при разложении (100 °C) соотв. (CH3)2SB9H13 и (C2H5)29H13.

Б. с n > 2 используют для получения карборанов.

Для анализа Б. их разлагают водой, водно-спиртовыми смесями, действием H2O2 или др. окислителей, затем определяют В и объем выделившегося H2. Индивидуальные Б. в их смесях определяют методами низкотемпературного фракционирования, хроматографии, ЯМР и ИК-спектроскопии.

Энтальпия сгорания Б. значительно превышает энтальпию сгорания мн. орг. соединений, поэтому Б. представляют большой интерес как перспективное высокоэффективное ракетное горючее. Однако широкое их применение в ракетной технике сдерживается сложностью производства и чрезвычайной токсичностью (до 1981 проведены в СССР и США только стендовые испытания экспериментальных жидкостных ракетных двигателей на ди- и пентаборанах). Так, В2H6 обладает, подобно фосгену, удушающим действием, В5H9, В5H11, В10H14 и В10H16 поражают центр. нервную систему, почки и печень. В США ПДК для В2H6

СВОЙСТВА БОРОВОДОРОДОВ

бороводороды. Рис. 7

0,1, для В5H9 и В5H11-0,01, для В10H-0,3 мг/м3.

Лит.: Михайлов Б. М., Химия бороводородов, М., 1967; Жигач А. Ф., Стасиневич Д. С, Химия гидридов, Л., 1969; Kirk-Othmer encyclopedia, 3 ed., v. 4, N.Y.-[a.o.J, 1978, p. 151.

Н. Т. Кузнецов

Источник: Химическая энциклопедия на Gufo.me


Значения в других словарях

  1. Бороводороды — Гидриды бора, бораны, соединения бора с водородом. Известны Б., содержащие от 2 до 20 атомов бора в молекуле. Простейший Б., BH3, в свободном состоянии не существует, он известен лишь в виде комплексов с аминами, эфирами и т.п. Характер связей... Большая советская энциклопедия
  2. бороводороды — орф. бороводороды, -ов, ед. -род, -а Орфографический словарь Лопатина
  3. БОРОВОДОРОДЫ — БОРОВОДОРОДЫ (бораны — гидриды бора): B2H6 и B4H10 — газы, B5H9 — жидкость, B10H14 и другие — кристаллы. Перспективны для получения чистого бора, термостойких полимеров, в синтезе гидридов, карборанов и др. Бороводороды ядовиты, неприятно пахнут. Большой энциклопедический словарь