Введение
chembox
| Verifiedfields = изменено
| Watchedfields = изменено
| verifiedrevid = 455081586
| Name =
| ImageFile = Pentaborane.png
| ImageFile1 = Pentaborane(9) из xtal вид 1 Mercury 3D bs.png
| IUPACName = Pentaborane(9)
| OtherNames = Pentaborane, pentaboron nonahydride, стабильный пентаборан
| SystematicName =
| Section1 =
| Section2 =
Пентаборан(9) – неорганическое соединение с формулой B5H9. Это один из наиболее распространенных кластеров гидридов бора, хотя и является высокореактивным соединением. Из-за высокой реакционной способности с кислородом он когда-то рассматривался в качестве ракетного или реактивного топлива. Как и многие другие малые гидриды бора, пентаборан бесцветен, диамагнитен и летуч. Он связан с пентабораном(11) (B5H11).
| Verifiedfields = changed
| Watchedfields = changed
| verifiedrevid = 455081586
| Name =
| ImageFile = Pentaborane. png
| ImageFile1 = Pentaborane(9) from xtal view 1 Mercury 3D bs. png
| IUPACName = Pentaborane(9)
| OtherNames = Pentaborane, pentaboron nonahydride, stable pentaborane
| SystematicName =
| Section1 =
| Section2 =
Pentaborane(9) is an inorganic compound with the formula |B5H9. It is one of the most common boron hydride clusters, although it is a highly reactive compound. Because of its high reactivity with oxygen, it was once evaluated as rocket or jet fuel. Like many of the smaller boron hydrides, pentaborane is colourless, diamagnetic, and volatile. It is related to pentaborane(11) (|B5H11).
Реакции
Химия пентаборана обширна. Галогенирование приводит к образованию симметричных производных B5H8X, которые можно изомеризовать, чтобы расположить галоген у основания квадратной пирамиды. Под действием сильных оснований, таких как алкиллитиевые реагенты, он может быть депротонирован, а образовавшиеся соли лития реагируют с различными электрофилами, образуя замещенные производные. Пентаборан является кислотой Льюиса, образуя двойные аддукты с двумя эквивалентами триметилфосфина. Он используется для синтеза других кластеров гидридов бора, а также является предшественником металлоборанов. Например, он реагирует с диирононакарбонилом с образованием B4H8Fe(CO)3.
История его использования в качестве топлива
Пентаборан был оценен как вооруженными силами США, так и российскими вооруженными силами как так называемое "экзотическое топливо". Поскольку простые соединения бора горят характерным зеленым пламенем, в промышленности США это топливо получило прозвище "Зеленый Дракон". По теплоте сгорания пентаборан превосходит эквивалентные углеродные соединения, поскольку углерод, являющийся самосвязывающим элементом в этих соединениях, весит как минимум на одну атомную единицу массы больше атома бора, а некоторые бораны содержат больше водорода, чем их углеродные аналоги. Также учитывается легкость разрыва химических связей в этом соединении. Интерес к этому веществу возник как к возможному топливу для высокоскоростных реактивных самолетов. Оптимальной топливной смесью для ракетного двигателя, обеспечивающей наибольший удельный импульс, иногда называют дифторид кислорода и пентаборан. В первые годы космической гонки и в период превосходства советских ракет американские ракетные инженеры полагали, что они смогут создать ракету, способную конкурировать с советской, более экономично, используя существующую первую ступень и разместив на ней верхнюю ступень с двигателем, обеспечивающим очень высокий удельный импульс тяги. Поэтому были начаты проекты по изучению этого топлива. Компания North American Aviation рассматривала возможность использования пентаборана в качестве топлива при проектировании XB-70 Valkyrie, но в итоге самолет был оснащен углеводородным топливом. Также изучалась возможность использования пентаборана в качестве двухкомпонентного топлива с тетраоксидом азота. В Советском Союзе Валентин Глушко использовал его для экспериментального ракетного двигателя РД-270М, разрабатывавшегося с 1962 по 1970 год. В качестве топлива также оценивались другие бораны, включая пропилпентаборан (BEF 2) и этилдекаборан (REF 3). Исследовались также диборан, декаборан и их производные. Проблемы, связанные с этим топливом, включают его токсичность и склонность к самовозгоранию при контакте с воздухом. Кроме того, выхлопные газы при использовании в реактивном двигателе также были бы токсичными. США уничтожили свои последние запасы "Зеленого Дракона" в 2000 году, спустя долгое время после того, как пентаборан был признан неработоспособным. Процедура уничтожения заключалась в гидролизе пентаборана паром с образованием водорода и раствора борной кислоты. Длительная задержка была вызвана, в частности, отсутствием промышленных предприятий, использующих пентаборан в качестве сырья. Вместо этого военные инженеры построили специализированную систему, получившую прозвище "Убийца Дракона".
Безопасность
Как одно из соединений, имеющих рейтинг NFPA 704 (знак пожарной опасности) 4 по всем категориям, оно, естественно, крайне опасно. При температуре выше 30 °C оно может образовывать взрывоопасные концентрации паров в воздухе. Его пары тяжелее воздуха. Оно пирофорно – может самовоспламеняться при контакте с воздухом, даже при незначительной примеси. Оно также легко образует взрывоопасные соединения, чувствительные к удару, и бурно реагирует с некоторыми средствами пожаротушения, в частности с галогеноуглеводородами и водой. Оно высокотоксично, и симптомы при низком уровне воздействия могут проявиться с задержкой до 48 часов. Его острая токсичность сопоставима с токсичностью некоторых нервно-паралитических веществ. Предельно допустимые концентрации пентаборана на рабочем месте, установленные Управлением по охране труда и гигиене труда и Национальным институтом охраны труда и гигиены труда, составляют 0,005 ppm (0,01 мг/м³) при среднем взвешенном за восемь часов, с кратковременным предельно допустимым уровнем воздействия 0,015 ppm (0,03 мг/м³). Острая токсичность пентаборана обусловила его отнесение к веществам, представляющим непосредственную опасность для жизни и здоровья, с установленным пределом в 1 ppm.