Borani
Che cosa sono i borani?
I borani, chiamati anche idruri di boro, sono composti binari formati da boro e idrogeno.
Il più semplice borano in assoluto è il diborano, B2H6; sono noti altri borani di massa molecolare più alta: fra questi, assai poco volatile, un solido con formula chimica polimerica (BH)n.
Alcuni borani, come ad esempio il composto BH3, non sono noti come tali, ma solo come addotti con molecole donatrici di elettroni: così sono in commercio il trimetilamminoborano e il piridinborano.
Di seguito elenchiamo le formule chimiche e il nome dei borani più comuni (si tenga conto che il numero tra parentesi indica il numero di atomi di idrogeno):
- B2H6, diborano(6)
- B4H10, tetraborano(10)
- B5H9, pentaborano(9)
- B5H11, pentaborano(11)
- B10H14, decaborano(14)
Struttura chimica
I borani hanno struttura elettronica particolare: non vi sono infatti elettroni di valenza sufficienti per formare un numero adeguato di legami covalenti tale da raggiungere l'ottetto.
Però, sulla base della teoria quantistica, di misure di diffrazione elettronica e di spettroscopia, è stata dedotta per il diborano la seguente struttura elettronica:
In essa solo quattro elettroni sono impiegati per legare i due atomi di idrogeno centrali ai due atomi di boro.
Questo tipo di struttura è generale, per i borani: in nessun caso infatti si incontrano, anche nei borani più complessi, i tipi di struttura ad anello o a catena molto comuni nella chimica degli idrocarburi.
Preparazione dei borani
Fu il chimico tedesco Albert Stock che, nel 1912, riuscì, con metodi che utilizzavano complicate tecniche di alto vuoto, a preparare con rese molto basse i primi termini dei borani.
Venti anni più tardi H. J. Schlesinger e A. B. Burg, mediante metodi basati sulla idrogenazione degli alogenuri di boro sotto l'azione di scariche elettriche, hanno messo a punto metodi più soddisfacenti per ottenere questa classe di composti.
In seguito i borani sono stati ottenuti utilizzando alogenuri di boro e idruri di metalli alcalini, come chiarito nell'esempio seguente:
Il diborano viene invece preparato nei laboratori di ricerca mediante reazione chimica di boroidruri e alluminoidruri alcalini con trifluoruro di boro in ambiente etereo.
Per gli idruri di boro a più alta massa molecolare non esistono sintesi dirette pratiche: sostanze come B4H10, B5H9 e B10H14, sono preparate da pirolisi del diborano, secondo un procedimento analogo al cracking degli idrocarburi.
Proprietà dei borani
I borani sono sostanze molto reattive e in generale reagiscono con aria molto violentemente; talvolta, in particolare i termini inferiori, con esplosione.
Questa loro caratteristica, unita alla loro elevata tossicità, costringe i ricercatori a usare particolari accorgimenti nell'impiego dei borani.
La maggior parte dei borani conosciuti non sono stabili a temperatura ambiente ma tendono a decomporsi formando idrogeno e borani più ricchi in boro.
Impieghi dei borani
Dato il loro elevato calore di combustione, i borani trovano impiego nel campo dei combustibili per razzi.
I borani vengono utilizzati anche per vulcanizzare gomme naturali e sintetiche e preparare gomme al silicone.
Infine, acciai al boro, aventi particolare durezza e resistenza alla corrosione, possono essere ottenuti sfruttando la decomposizione termica del diborano sulla superficie dell'acciaio.
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