Borani
Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.
I borani sono composti chimici costituiti da boro e idrogeno.
I più leggeri tra essi sono composti poco stabili e infiammabili - bruciano facilmente con una fiamma dal tipico colore verde - ma la loro stablità cresce al crescere del peso molecolare; il decaborano, ad esempio, è un solido cristallino stabile, che non reagisce spontaneamente né con l'aria né con l'acqua.
La struttura chimica dei borani è particolare e non viene adeguatamente spiegata dalla formazione di legami covalenti normali; la struttura dei borani prevede infatti la formazione di legami chimici tricentrici, ovvero legami covalenti in cui il doppietto elettronico è esteso su tre atomi anziché su due.
Indice |
[modifica] Storia
Fu il chimico tedesco Alfred Stock il primo a caratterizzare la serie dei borani per analogia con quella degli alcani. I borani rimasero tuttavia una curiosità da laboratorio fino alla seconda guerra mondiale, quando il boroidruro di uranio fu oggetto di indagine per la messa a punto di processi per l'arricchimento isotopico dell'uranio. Herbert C. Brown (premio Nobel per la chimica nel 1979) iniziò a studiare i borani presso l'università di Chicago nel 1942 all'interno di questo progetto.
I reagenti a base di borani sono oggi molto noti e sfruttati nella sintesi di composti organici; il boroidruro di sodio è un reagente comunemente utilizzato per ridurre aldeidi e chetoni ad alcoli.
Sia gli Stati Uniti che l'Unione Sovietica tra gli anni '50 e '60 investirono parecchie risorse nello studio di carburanti ad alta energia basati sui borani da impiegarsi in aerei superveloci quali l'XB-70 Valkyrie. Lo sviluppo della tecnologia dei missili terra-aria rese però gli aerei superveloci poco convenienti e questi studi vennero accantonati. I borani sono ancora oggi usati per alimentare i motori dell'aereo SR-71 Blackbird.
[modifica] Struttura chimica
La struttura e la reattività chimica dei borani sono essenzialmente dipendenti dal fatto che il boro possiede tre elettroni spaiati da impiegare per la formazione di legami e quattro orbitali in cui allocarli. Nel legarsi a tre atomi di idrogeno come nella molecola del borano, BH3, al boro rimane un orbitale p vuoto; questa insaturazione rende la molecola molto reattiva; il borano infatti con facilità dimerizza diventando diborano, B2H6, oppure forma clusters composti da numerosi atomi di boro.
La formazione del dimero o dei clusters compensa la lacuna elettronica del boro attraverso il prodursi di legami detti tricentrici B-H-B, ossia legami in cui il doppietto elettronico lega tre atomi anziché due ed in cui ogni atomo di boro assume l'usuale geometria tetraedica
H H H H H H H \ / \ / \ / \ / B + B -----> B B | | / \ / \ H H H H H
Tramite le regole emipirche messe a punto da Wade e Mingos è possibile determinare in modo non ambiguo la struttura geometrica di un cluster, nota la sua formula bruta.
[modifica] Applicazioni industriali
Il diborano viene prodotto industrialmente in quantità dell'ordine delle migliaia di tonnellate/anno. Trova impiego come agente drogante nei semiconduttori e come reattivo nelle sintesi di composti organici.
Viene preparato per reazione dell'acido solforico con il boroidruro di sodio; industrialmente viene sintetizzato riducendo il borace con alluminio e idrogeno usando come catalizzatore del cloruro di alluminio.
[modifica] Precauzioni
I borani sono considerati mediamente tossici ed i più leggeri tra essi sono facimlmente infiammabili.
