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Tetraboran genauer 10 ist eine anorganische chemische Verbindung aus der Gruppe der Borane StrukturformelAllgemeinesName

Tetraboran

Tetraboran, genauer Tetraboran(10), ist eine anorganische chemische Verbindung aus der Gruppe der Borane.

Strukturformel
Allgemeines
Name Tetraboran
Andere Namen
  • Tetrabordecahydrid
  • arachno-Tetraboran(10)
  • arachno-Tetraboran
Summenformel B4H10
Kurzbeschreibung

unangenehm riechendes Gas

Externe Identifikatoren/Datenbanken
Eigenschaften
Molare Masse 53,32 g·mol−1
Aggregatzustand

gasförmig

Schmelzpunkt

−120 °C

Siedepunkt

17,6 °C

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung
keine Einstufung verfügbar
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Gewinnung und Darstellung Bearbeiten

Tetraboran(10) entsteht durch Zersetzung von Diboran(6) bei Temperaturen oberhalb von 50 °C, wobei auch Wasserstoff und höhere Boranen (Pentaboran, Hexaboran, Decaboran und andere) entstehen.

Die Bildung von Tetraboran(10) ausgehend von Diboran(6) lässt sich durch geeignete Reaktionsbedingungen optimieren. So entsteht Tetraboran(10) in einer Ausbeute von bis zu 95 % Ausbeute bei der Thermolyse von Diboran(6) bei einem Druck von 170 kPa zwischen zwei konzentrischen Glasrohren, von denen das innere auf 120 °C geheizt und das äußere auf −78 °C gekühlt wird („Heiß-Kalt-Reaktor“).

Die Umsetzung einer Mischung von MBH4 und MB3H8 (M+ = NEt4+ oder PPh4+) mit CH3I ermöglicht die Herstellung von Tetraboran(10) in hohen Ausbeuten und ohne großen apparativen Aufwand.

Von eher historischem Interesse ist die Bildung von Tetraboran(10) bei der Umsetzung von Magnesiumborid mit Säuren (vgl. Abschnitt Geschichte unten) und die Herstellung von Tetraboran(10) durch Enthalogenierung von Ioddiboran mit Natrium in der Form von Na-Amalgam.

Strukturelle Eigenschaften Bearbeiten

Kugel-Stab-Modell von Tetraboran

Tetraboran(10) ist ein Boran aus der Gruppe der arachno-Borane mit der allgemeinen Summenformel BnHn+6. Die Struktur von Tetraboran(10) leitet sich nach der Wade-Regel von dem geschlossenen Polyeder mit n+2 Ecken, d. h. dem Polyeder mit 4 + 2 = 6 Ecken, dem Oktaeder ab. Hierbei besetzen die vier Boratome von Tetraboran(10) vier der sechs Ecken des Oktaeders.

Das B4H10-Molekül besitzt C2v-Symmetrie. Zwei BH-Einheiten sind über eine zentrale BB-2-Elektronen-2-Zentren-Bindung miteinander verknüpft. Die beiden anderen Boratome liegen als BH2-Einheiten vor und sind jeweils über zwei verbrückende Wasserstoffatome über BHB-2-Elektronen-3-Zentren-Bimdungen mit beiden Boratomen der zentralen H-B-B-H-Einheit verbunden. Die Boratome der beiden BH2-Einheiten liegen mit den Boratomen der zentralen H-B-B-H-Einheit nicht in einer Ebene, sondern schließen mit diesen einen Winkel von ca. 120° ein (vgl. die Quellen im nächsten Abschnitt). Es liegt eine sogenannte Schmetterlings-Struktur vor.

Die Struktur von Tetraboran(10) wurde im festen Zustand durch Röntgenstrukturanalyse an einem Einkristall und in der Gasphase durch Elektronenbeugung bestimmt.

Neben der oben beschriebenen Schmetterlings-Struktur mit C2v-Symmetrie wurde durch theoretische Berechnungen vorhergesagt, dass das Konstitutions-isomere aber bisher nicht isolierte Bisdiboran ähnliche Stabilität besitzen sollte. Hierbei wären zwei Diborane(6) unter Ersatz von jeweils einem endständigen Wasserstoffatom über eine BB-Bindung im Sinne von H2B(H2)BH–BH(H2)BH2 miteinander verknüpft.

Chemische Eigenschaften Bearbeiten

Tetraboran(10) ist ein unangenehm riechendes Gas. Reines Tetraboran(10) entzündet sich nicht an Luft, wird jedoch durch Wasser zu Borsäure und Wasserstoff hydrolysiert. Es zersetzt sich bei Raumtemperatur in einigen Stunden (bei höheren Temperaturen rascher) zu anderen Boranen. Bis 100 °C zerfällt es hauptsächlich in Wasserstoff, Diboran(6) und Pentaboran(9), bei höherer Temperatur in Wasserstoff, Pentaboran(9), Hexaboran und borreiche Hydride. Es wird von Brom und Chlor weit langsamer angegriffen als Diboran.

Tetraboran(10) ist eine schwache Säure und lässt sich mit sehr starken Basen wie NaH, KH oder LiCH3 zum entsprechenden, bei Raumtemperatur instabilen Mono-Anion B4H9– deprotonieren.

Geschichte Bearbeiten

Tetraboran(10) ist das erste Boran, welches in Substanz isoliert wurde. Es wurde durch Destillation als eines der Produkte der Umsetzung von Magnesiumborid mit Salzsäure gewonnen.

Literatur Bearbeiten

  • Nils Wiberg: Hollemann – Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, Walter de Gruyter Berlin, New York 2007, 102. Auflage, S. 1075–1077, ISBN 978-3-11-017770-1

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. ↑ Eintrag zu Tetraboran(10). In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 5. September 2017.
  2. ↑ Karl A. Hofmann: Anorganische Chemie. Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-663-14240-9, S. 400 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  3. Dieser Stoff wurde in Bezug auf seine Gefährlichkeit entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
  4. ↑ Nils Wiberg: Hollemann - Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, Walter de Gruyter Berlin, New York 2007, 102. Auflage, S. 1075–1077, ISBN 978-3-11-017770-1
  5. Brellochs, B., Binder, H.: Neue Synthesewege zu B4H10 und B5H9/New Synthetic Routes to B4H10 and B5H9, Zeitschrift für Naturforschung B, 1988, 43(6), S. 648–653; doi:10.1515/znb-1988-0602
  6. ↑ STOCK, Alfred; MASSENEZ, Carl Borwasserstoffe, Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, 1912, 45(3), S. 3539–3568; doi:10.1002/cber.191204503113
  7. Stock, A., Pohland, E.: Borwasserstoffe, X.: B2H5J. Synthese des B4H10, Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft (A and B Series), 1926, 59(9), S. 2223–2226
  8. Nordman, C. E., Lipscomb, W. N.: The molecular structure of B4H10, Journal of the American Chemical Society, 1953, 75(16), S. 4116–4117; doi:10.1021/ja01112a543
  9. Jones, M. E., Hedberg, K., Schomaker, V.: On the structure of Tetraborane, Journal of the American Chemical Society, 1953, 75(16), S. 4116
  10. Dain, C. J., Downs, A. J., Laurenson, G. S., Rankin, D. W.: The molecular structure of tetraborane (10) in the gas phase as determined by a joint analysis of electron-diffraction and microwave data, Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions, 1981, (2), 472–477; doi:10.1039/DT9810000472
  11. Brain, P. T., Morrison, C. A., Parsons, S., Rankin, D. W.: Tetraborane (10), B4H10: structures in gaseous and crystalline phases, Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions, 1996, (24), S. 4589–4596; doi:10.1039/DT9960004589
  12. Morris-Sherwood, B. J., Hall, M. B.: Theoretical study of the structure of tetraborane (10), Chemical Physics Letters, 1981, 84(1), S. 194–196
  13. McKee, M. L.: Can the bis (diboranyl) structure of tetraborane (10) be observed?, Inorganic Chemistry, 1986, 25(19), S. 3545–3547; doi:10.1021/ic00239a050
  14. Karl A. Hofmann: Lehrbuch der anorganischen Experimentalchemie. Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-663-04369-0, S. 383 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  15. Pinsky, M. L., Bond, A. C.: Deprotonation of tetraborane (10), Inorganic Chemistry, 1973, 12(3), S. 605–607; doi:10.1021/ic50121a024
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Veröffentlichungsdatum:
Tetraboran genauer Tetraboran 10 ist eine anorganische chemische Verbindung aus der Gruppe der Borane StrukturformelAllgemeinesName TetraboranAndere Namen Tetrabordecahydrid arachno Tetraboran 10 arachno TetraboranSummenformel B4H10Kurzbeschreibung unangenehm riechendes Gas 1 Externe Identifikatoren DatenbankenCAS Nummer 18283 93 7Wikidata Q3232732EigenschaftenMolare Masse 53 32 g mol 1Aggregatzustand gasformig 2 Schmelzpunkt 120 C 2 Siedepunkt 17 6 C 2 SicherheitshinweiseGHS Gefahrstoffkennzeichnungkeine Einstufung verfugbar 3 Soweit moglich und gebrauchlich werden SI Einheiten verwendet Wenn nicht anders vermerkt gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen Inhaltsverzeichnis 1 Gewinnung und Darstellung 2 Strukturelle Eigenschaften 3 Chemische Eigenschaften 4 Geschichte 5 Literatur 6 EinzelnachweiseGewinnung und Darstellung BearbeitenTetraboran 10 entsteht durch Zersetzung von Diboran 6 bei Temperaturen oberhalb von 50 C wobei auch Wasserstoff und hohere Boranen Pentaboran Hexaboran Decaboran und andere entstehen Die Bildung von Tetraboran 10 ausgehend von Diboran 6 lasst sich durch geeignete Reaktionsbedingungen optimieren So entsteht Tetraboran 10 in einer Ausbeute von bis zu 95 Ausbeute bei der Thermolyse von Diboran 6 bei einem Druck von 170 kPa zwischen zwei konzentrischen Glasrohren von denen das innere auf 120 C geheizt und das aussere auf 78 C gekuhlt wird Heiss Kalt Reaktor 4 Die Umsetzung einer Mischung von MBH4 und MB3H8 M NEt4 oder PPh4 mit CH3I ermoglicht die Herstellung von Tetraboran 10 in hohen Ausbeuten und ohne grossen apparativen Aufwand 5 M B H 4 M B 3 H 8 2 C H 3 I B 4 H 10 2 C H 4 2 M I displaystyle mathrm MBH 4 MB 3 H 8 2CH 3 I longrightarrow B 4 H 10 2 CH 4 2 MI nbsp Von eher historischem Interesse ist die Bildung von Tetraboran 10 bei der Umsetzung von Magnesiumborid mit Sauren 6 vgl Abschnitt Geschichte unten und die Herstellung von Tetraboran 10 durch Enthalogenierung von Ioddiboran mit Natrium in der Form von Na Amalgam 2 7 2 B 2 H 5 I 2 N a B 4 H 10 2 N a I displaystyle mathrm 2 B 2 H 5 I 2 Na longrightarrow B 4 H 10 2 NaI nbsp Strukturelle Eigenschaften Bearbeiten nbsp Kugel Stab Modell von TetraboranTetraboran 10 ist ein Boran aus der Gruppe der arachno Borane mit der allgemeinen Summenformel BnHn 6 Die Struktur von Tetraboran 10 leitet sich nach der Wade Regel von dem geschlossenen Polyeder mit n 2 Ecken d h dem Polyeder mit 4 2 6 Ecken dem Oktaeder ab Hierbei besetzen die vier Boratome von Tetraboran 10 vier der sechs Ecken des Oktaeders Das B4H10 Molekul besitzt C2v Symmetrie Zwei BH Einheiten sind uber eine zentrale BB 2 Elektronen 2 Zentren Bindung miteinander verknupft Die beiden anderen Boratome liegen als BH2 Einheiten vor und sind jeweils uber zwei verbruckende Wasserstoffatome uber BHB 2 Elektronen 3 Zentren Bimdungen mit beiden Boratomen der zentralen H B B H Einheit verbunden Die Boratome der beiden BH2 Einheiten liegen mit den Boratomen der zentralen H B B H Einheit nicht in einer Ebene 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rascher zu anderen Boranen 1 Bis 100 C zerfallt es hauptsachlich in Wasserstoff Diboran 6 und Pentaboran 9 bei hoherer Temperatur in Wasserstoff Pentaboran 9 Hexaboran und borreiche Hydride 2 Es wird von Brom und Chlor weit langsamer angegriffen als Diboran 14 Tetraboran 10 ist eine schwache Saure und lasst sich mit sehr starken Basen wie NaH KH oder LiCH3 15 zum entsprechenden bei Raumtemperatur instabilen Mono Anion B4H9 deprotonieren 4 B 4 H 10 M H M B 4 H 9 H 2 displaystyle mathrm B 4 H 10 MH longrightarrow M B 4 H 9 H 2 nbsp Geschichte BearbeitenTetraboran 10 ist das erste Boran welches in Substanz isoliert wurde Es wurde durch Destillation als eines der Produkte der Umsetzung von Magnesiumborid mit Salzsaure gewonnen 6 Literatur BearbeitenNils Wiberg Hollemann Wiberg Lehrbuch der Anorganischen Chemie Walter de Gruyter Berlin New York 2007 102 Auflage S 1075 1077 ISBN 978 3 11 017770 1Einzelnachweise Bearbeiten a b Eintrag zu Tetraboran 10 In Rompp Online Georg Thieme Verlag abgerufen am 5 September 2017 a b c d e Karl A Hofmann Anorganische Chemie Springer Verlag 2013 ISBN 978 3 663 14240 9 S 400 eingeschrankte Vorschau in der Google Buchsuche Dieser Stoff wurde in Bezug auf seine Gefahrlichkeit entweder noch nicht eingestuft oder eine verlassliche und zitierfahige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden a b Nils Wiberg Hollemann Wiberg Lehrbuch der Anorganischen Chemie Walter de Gruyter Berlin New York 2007 102 Auflage S 1075 1077 ISBN 978 3 11 017770 1 Brellochs B Binder H Neue Synthesewege zu B4H10 und B5H9 New Synthetic Routes to B4H10 and B5H9 Zeitschrift fur Naturforschung B 1988 43 6 S 648 653 doi 10 1515 znb 1988 0602 a b STOCK Alfred MASSENEZ Carl Borwasserstoffe Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft 1912 45 3 S 3539 3568 doi 10 1002 cber 191204503113 Stock A Pohland E Borwasserstoffe X B2H5J Synthese des B4H10 Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft A and B Series 1926 59 9 S 2223 2226 Nordman C E Lipscomb W N The molecular structure of B4H10 Journal of the American Chemical Society 1953 75 16 S 4116 4117 doi 10 1021 ja01112a543 Jones M E Hedberg K Schomaker V On the structure of Tetraborane Journal of the American Chemical Society 1953 75 16 S 4116 Dain C J Downs A J Laurenson G S Rankin D W The molecular structure of tetraborane 10 in the gas phase as determined by a joint analysis of electron diffraction and microwave data Journal of the Chemical Society Dalton Transactions 1981 2 472 477 doi 10 1039 DT9810000472 Brain P T Morrison C A Parsons S Rankin D W Tetraborane 10 B4H10 structures in gaseous and crystalline phases Journal of the Chemical Society Dalton Transactions 1996 24 S 4589 4596 doi 10 1039 DT9960004589 Morris Sherwood B J Hall M B Theoretical study of the structure of tetraborane 10 Chemical Physics Letters 1981 84 1 S 194 196 McKee M L Can the bis diboranyl structure of tetraborane 10 be observed Inorganic Chemistry 1986 25 19 S 3545 3547 doi 10 1021 ic00239a050 Karl A Hofmann Lehrbuch der anorganischen Experimentalchemie Springer Verlag 2013 ISBN 978 3 663 04369 0 S 383 eingeschrankte Vorschau in der Google Buchsuche Pinsky M L Bond A C Deprotonation of tetraborane 10 Inorganic Chemistry 1973 12 3 S 605 607 doi 10 1021 ic50121a024 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Tetraboran amp oldid 221502867