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

Präsentation zum Thema: "III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl"—  Präsentation transkript:

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

2 Übersicht Einleitung 2. Chemie des Bors
3. Diboran (B2H6) der einfachste Bor-Wasserstoff 4. Höhere Bor-Wasserstoffe

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

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

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

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

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

8 Bor sollte drei Bindungen bilden…
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! Sextett Oktett

10 b) durch Anlagerung von Lewis-Basen !
BF3 Lewis-Base BF4- Lewis-Säure

11 c) durch Ausbildung von Mehrzentrenbindungen !
Vergleiche BF3 mit BH3: monomer, stabil Doppelbindungen BH3 nicht stabil Doppelbindungen nicht möglich

12 Das Experiment zeigt: BH3 dimerisiert zu Diboran:
Oktett Diboran, B2H6 isolierbares Gas Monoboran, nicht faßbar

13 Bindungsverhältnisse in Diboran B2H6
Normale Elektronenpaarbindung (2-Elektronen-2-Zentren-Bindung) Mehrzentrenbindung (2-Elektronen-3-Zentren-Bindung)

14 Chemie des Bors kompakt
Nichtmetall, 3 Valenzelektronen, dreibindig BX3-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 O2
Handschuhkasten Vakuumlinie unbefriedigende Ausbeute quantitativ

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

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

19 Nachweis der Borane Borsäuretrimethylester

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

21 Diboran kompakt •B2H6, 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 H2O ergibt B(OH)3 + H2, CH3OH ergibt B(OMe)3 + H2 Alkene liefern Organoborane (Hydroborierung)

22 4. Höhere Borane Borane der Reihe BnHn+2 haben Elektronensextett
Borane der Reihe BnHn+2 sind nicht isolierbar !

23 Kombination der BnHn+2-Borane !
bisher keine BnHn+4 bisher 13 Stück BnHn+6 bisher 11 Stück

24 Strukturen und Strukturprinzipien !
BnHn+4 BnHn+6 Oktaeder ein Trigonpolyeder B5H9 (n=5) B4H10 (n=4) nido-Boran (Nestartig) arachno-Boran (Spinne)

25 Bindung: Mehrzentrenbindungen, wie erwartet !

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