Тетраборан: первое соединение бороводорода, открытое в 1912 г. Свойства, токсичность, получение. Анализ структуры методом рентгенодифракции. Химия бора.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Тетраборан (систематически названный арахно-тетраборан(10)) был первым обнаруженным соединением бороводорода. Он был классифицирован Альфредом Стоком и Карлом Массенезом в 1912 году и впервые выделен Стоком. У него относительно низкая температура кипения – 18 °C, и он является газом при комнатной температуре. Газ тетраборан имеет неприятный запах и токсичен.
Tetraborane (systematically named arachno tetraborane(10)) was the first boron hydride compound to be discovered. It was classified by Alfred Stock and Carl Massenez in 1912 and was first isolated by Stock. It has a relatively low boiling point at 18 °C and is a gas at room temperature. Tetraborane gas is foul smelling and toxic.
История
Класс боранов был установлен с помощью рентгенодифракционного анализа Липскомбом и соавторами в 1950-х годах. Рентгеновские данные указали на наличие двухэлектронных мультицентровых связей. Впоследствии, анализ на основе рентгеноструктурных данных высокого разрешения был проведен для изучения распределения электронной плотности.
The class of boranes was elucidated using X ray diffraction analysis by Lipscomb et al. in the 1950s. The X ray data indicated two electron multicenter bonds. Later, analysis based on high resolution X ray data was performed to analyze the charge density.
Структура
Как и другие бораны, структура тетраборана включает в себя многоцентровое связывание, с водородными мостиками или протонированными двойными связями. Согласно его формуле B4H10, он классифицируется как арахно-кластер и имеет геометрию, напоминающую бабочку, которую можно объяснить правилами Уэйда. Каждый атом бора sp3-гибридизирован, и конфигурация трех атомов водорода, окружающих атомы бора B1 и B3, приблизительно тригональная, что указывает на приблизительно тетраэдрическую гибридизацию этих атомов бора, которая предсказывает углы между связями в 120°. Однако, расположение атомов бора можно классифицировать как фрагменты икосаэдра или октаэдра, поскольку фактические углы между связями находятся в диапазоне от 105° до 90°. Тетраборан образуется при гидролизе борида магния, гидрировании галогенидов бора при высоких температурах и пиролизе диборана. Гидролиз борида магния был одной из первых реакций, позволивших получить высокий выход (14%) тетраборана. Фосфорная кислота оказалась наиболее эффективной кислотой (по сравнению с соляной и серной кислотами) в реакции с боридом магния.
Like other boranes, the structure of tetraborane involves multicenter bonding, with hydrogen bridges or protonated double bonds. According to its formula, B4H10, it is classified as an arachno cluster and has a butterfly geometry, which can be rationalized by Wade's rules. Each boron is sp3 hybridized, and “the configuration of the three hydrogens surrounding borons B1 and B3 is approximately trigonal and suggests approximately tetrahedral hybridization for these borons which would predict bond angles of 120°.” However, the boron arrangements can be classified as fragments of either the icosahedron or the octahedron because the bond angles are actually between 105° and 90°. Hydrolysis of magnesium boride, hydrogenation of boron halides at high temperatures and the pyrolysis of diborane also produce tetraborane. The hydrolysis of magnesium boride was one of the first reactions to give a high yield (14%) of tetraborane. Phosphoric acid proved to be the most efficient acid (compared to hydrochloric and sulfuric acid) in the reaction with magnesium boride.
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, признаны высокотоксичными и биологически опасными. Исследование, заключавшееся в небольшом ежедневном воздействии этого вещества на кроликов и крыс, привело к их гибели.
Because it is easily oxidized it must be kept under vacuum. Tetraborane ignites when it comes in contact with air, oxygen, and nitric acid. Boranes in general including tetraborane have been deemed very toxic and are biologically destructive. A study consisting of small daily exposure of the chemical to rabbits and rats resulted in fatality.