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III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl. Übersicht 1. Einleitung 2. Chemie des Bors 3. Diboran (B 2 H 6 ) der einfachste Bor-Wasserstoff 4. Höhere Bor-Wasserstoffe.

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1 III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl

2 Übersicht 1. Einleitung 2. Chemie des Bors 3. Diboran (B 2 H 6 ) der einfachste Bor-Wasserstoff 4. Höhere Bor-Wasserstoffe

3 1. Einleitung Kohlenstoff bildet Kohlenwasserstoffe (Alkane), z.B. Bedeutung: Brennstoffe, Rohstoffe etc. MethanEthanPropan Vorkommen: Ergas, Erdöl

4 Bor steht links vom Kohlenstoff Borwasserstoffe ? Kohlenwasserstoffe Eigenschaften ? Bedeutung ? (C-H-Verbindungen) (B-H-Verbindungen)

5 2. Chemie des Bors Bor ist ein Nichtmetall ! Kohlenstoff ist ein Nichtmetall !

6 Valenzelektronen Bor hat nur 3 Valenzelektronen ! Kohlenstoff hat 4 Valenzelektronen

7 Bindigkeit von Kohlenstoff Kohlenstoff bildet vier Elektronenpaarbindungen Kohlenstoff erreicht ein Elektronenoktett

8 Bindigkeit von Bor Bor sollte drei Bindungen bilden… … es erreicht dann aber nur ein Elektronensextett

9 Bor entkommt dem Elektronenmangel a) durch Bildung von Doppelbindungen! SextettOktett

10 b) durch Anlagerung von Lewis-Basen ! BF 3 BF 4 - Lewis-Säure Lewis-Base

11 c) durch Ausbildung von Mehrzentrenbindungen ! monomer, stabil Doppelbindungen Vergleiche BF 3 mit BH 3 : BH 3 nicht stabil Doppelbindungen nicht möglich

12 Das Experiment zeigt: BH 3 dimerisiert zu Diboran: Monoboran, nicht faßbar Diboran, B 2 H 6 isolierbares Gas Oktett

13 Bindungsverhältnisse in Diboran B 2 H 6 Normale Elektronenpaarbindung (2-Elektronen-2-Zentren-Bindung) Mehrzentrenbindung (2-Elektronen-3-Zentren-Bindung)

14 Chemie des Bors kompakt Nichtmetall, 3 Valenzelektronen, dreibindig BX 3 -Verbindungen = Elektronensextett Behebung Elektronenmangel: a) Doppelbindungen (F) b) Anlagerung von Lewis-Basen (F - ) c) Mehrzentrenbindungen (H, BORANE) planares Dreieck tetraedrisch

15 3. Diboran, der einfachste Borwasserstoff farbloses, giftiges Gas kondensiert bei -93°C > 50° C Zersetzung verzerrt tetraedrisches Bor B-H: 120 pm B-H-B: 132 pm Diboran entzündet sich an der Luft:

16 Synthese von Diboran erfordert Abwesenheit von O 2 Handschuhkasten Vakuumlinie quantitativunbefriedigende Ausbeute

17 Diboran reagiert als Lewis-Säure Lewis-Basen spalten das Molekül ! Spaltung der B-H-B-Brücken ! ist ein Kompromiß ist besser

18 Beispiel Hydrolyse hydridisch EN: B 2.0 H 2.2 O 3.5 protisch

19 Nachweis der Borane Borsäuretrimethylester

20 Hydroborierung Triethylbor, ein Organoboran (H.C. Brown, 1976 NPCh) Ethylen, ein Alken

21 Diboran kompakt B 2 H 6, einfachstes Boran, gasförmig Struktur: Doppeltetraeder Bindungsverhältnisse: 4 x B-H, 2 x B-H-B Synthese: Vakuumtechnik Reagiert als Lewis-Säure mit Lewis-Basen Spaltung der Mehrzentrenbindungen H 2 O ergibt B(OH) 3 + H 2, CH 3 OH ergibt B(OMe) 3 + H 2 Alkene liefern Organoborane (Hydroborierung)

22 4. Höhere Borane Borane der Reihe B n H n+2 haben Elektronensextett Borane der Reihe B n H n+2 sind nicht isolierbar !

23 Kombination der B n H n+2 -Borane ! B n H n+4 bisher 13 Stück B n H n+6 bisher 11 Stück B n H n+2 bisher keine

24 Strukturen und Strukturprinzipien ! Oktaeder ein Trigonpolyeder B n H n+4 B 5 H 9 (n=5) B n H n+6 B 4 H 10 (n=4) nido-Boran (Nestartig)arachno-Boran (Spinne)

25 Bindung: Mehrzentrenbindungen, wie erwartet !

26 Schlußbetrachtung Borane ? es gibt sie ! sie sind exotisch ! Eigenschaften ? durch den Elektronenmangel geprägt ! Bedeutung ? Keine neuen Brennstoffe ! Bindungstheorie ! Synthese !


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