El borano de amoníaco (también llamado sistemáticamente amminetrihydridoboron ), también llamado borazano , es el compuesto químico con la fórmula H 3 NBH 3 . La incoloro o sólido de color blanco es el más simple molecular de boro - nitrógeno - hidruro de compuesto. Ha atraído la atención como fuente de combustible de hidrógeno , pero por lo demás es de interés principalmente académico.
Nombres | |
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Nombre IUPAC Amoniotrihidroborato [ cita requerida ] | |
Otros nombres Borazane [ cita requerida ] | |
Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol ) | |
ChemSpider | |
Tarjeta de información ECHA | 100.170.890 |
Número CE |
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PubChem CID | |
UNII | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
BNH 6 | |
Masa molar | 30,865 g mol −1 |
Apariencia | Cristales incoloros |
Densidad | 780 mg mL −1 |
Punto de fusion | 104 ° C (219 ° F; 377 K) |
Estructura | |
I4mm, tetragonal | |
Tetragonal en B y N | |
Tetrahidral en B y N | |
5.2 D | |
Peligros | |
Pictogramas GHS | |
Palabra de señal GHS | Peligro |
Compuestos relacionados | |
Compuestos relacionados | |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
Síntesis
La reacción de diborano con amoniaco produce principalmente la sal de diamoniato [H 2 B (NH 3 ) 2 ] + (BH 4 ) - . El borano amoniacal es el producto principal cuando se emplea un aducto de borano en lugar de diborano: [1]
- BH 3 ( THF ) + NH 3 → BH 3 NH 3 + THF
Propiedades y estructura
La molécula adopta una estructura como el etano , con el que es isoelectrónica . La distancia B − N es 1,58 (2) Å. Las distancias B − H y N − H son 1,15 y 0,96 Å, respectivamente. Su similitud con el etano es tenue ya que el amoníaco borano es un sólido y el etano es un gas: sus puntos de fusión difieren en 284 ° C. Esta diferencia es consistente con la naturaleza altamente polar del borano amoniacal. Los átomos de H unidos al boro son hídricos y los unidos al nitrógeno son algo ácidos.
La estructura del sólido indica una asociación cercana de los centros N H y B H. La distancia H − H más cercana es 1.990 Å, que se puede comparar con la distancia de enlace H − H de 0.74 Å. Esta interacción se llama enlace de dihidrógeno . [2] [3] El análisis cristalográfico original de este compuesto revirtió las asignaciones de B y N. Se llegó a la estructura actualizada con datos mejorados utilizando la técnica de difracción de neutrones que permitió localizar los átomos de hidrógeno con mayor precisión.
Molécula | Borano de amoniaco [4] | Aminoborano [5] | Iminoborano [6] |
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Fórmula | BNH 6 | BNH 4 | BNH 2 |
Clase | amina-borano | aminoborano | iminoborane |
Hidrocarburo análogo | etano | etileno | acetileno |
Clase de hidrocarburos análogos | alcano | alqueno | alquino |
Estructura | |||
Modelo de pelota y palo | |||
Hibridación de boro y nitrógeno | sp 3 | sp 2 | sp |
Longitud de enlace BN | 1,658 Å | 1.391 Å | 1,238 Å |
Proporción de enlace simple BN | 100% | 84% | 75% |
Método de determinación de estructura | espectroscopia de microondas | espectroscopia de microondas | espectroscopia infrarroja |
Usos
Se ha sugerido el borano de amoniaco como medio de almacenamiento de hidrógeno , por ejemplo, cuando el gas se utiliza para alimentar vehículos de motor. Puede hacerse que libere hidrógeno al calentarlo, polimerizándose primero a (NH 2 BH 2 ) n , luego a (NHBH) n , [7] que finalmente se descompone en nitruro de boro (BN) a temperaturas superiores a 1000 ° C. [8] Es más denso en hidrógeno que el hidrógeno líquido y también puede existir a temperaturas y presiones normales. [9]
El borano de amoniaco encuentra algún uso en la síntesis orgánica como un derivado del diborano estable al aire. [10]
Aminas-boranos análogos
Se han preparado muchos análogos a partir de aminas primarias, secundarias e incluso terciarias :
- Borano terc-butilamina ( t BuNH 2 → BH 3 )
- Borano trimetilamina (Me 3 N → BH 3 )
- Borano isopropilamina ( i PrNH2 → BH 3 )
El primer aducto de amina de borano se derivó de la trimetilamina . El complejo de terc-butilamina de borano se prepara mediante la reacción de borohidruro de sodio con cloruro de t-butilamonio. Generalmente los aductos son más robustos con aminas más básicas. También son posibles variaciones para el componente de boro, aunque los boranos primarios y secundarios son menos comunes. [11]
Además, se han preparado muchos complejos de borano, incluido dimetilsulfuro de borano (Me 2 S → BH 3 ) y borano-tetrahidrofurano (THF → BH 3 ).
Referencias
- ^ Shore, SG; Boddeker, KW (1964). "Síntesis a gran escala de H 2 B (NH 3 ) 2 + BH 4 - y H 3 NBH 3 ". Química inorgánica . 3 (6): 914–915. doi : 10.1021 / ic50016a038 .
- ^ a b Klooster, WT; Koetzle, TF; Siegbahn, PEM; Richardson, TB; Crabtree, RH (1999). "Estudio del enlace de dihidrógeno N − H ··· H − B incluyendo la estructura cristalina de BH 3 NH 3 por difracción de neutrones". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 121 (27): 6337–6343. doi : 10.1021 / ja9825332 .
- ^ Boese, R .; Niederprüm, N .; Bläser, D. (1992). Maksic, ZB; Eckert-Masic, M. (eds.). Moléculas en Ciencias Naturales y Medicina . Chichester, Inglaterra: Ellis Horwood. ISBN 978-0135615980.
- ^ Thorne, LR; Suenram, RD; Lovas, FJ (1983). "Espectro de microondas, barrera torsional y estructura de BH 3 NH 3 ". J. Chem. Phys. 78 (1): 167-171. doi : 10.1063 / 1.444528 .
- ^ Sugie, Masaaki; Takeo, Harutoshi; Matsumura, Chi (1987). "Espectro de microondas y estructura molecular del aminoborano, BH 2 NH 2 ". J. Mol. Spectrosc. 123 (2): 286-292. doi : 10.1016 / 0022-2852 (87) 90279-7 .
- ^ Kawashima, Yoshiyuki (1987). "Detección de HBNH por espectroscopia láser de diodo infrarrojo". J. Chem. Phys. 87 : 6331–6333. doi : 10.1063 / 1.453462 .
- ^ Gutowski, M .; Autrey, T. (2006). "Características: el hidrógeno se incorpora a bordo" . Mundo de la química . 3 (3).
- ^ Frueh, S .; Kellett, R .; Mallery, C .; Molter; T .; Willis, WS; King'ondu, C .; Suib, SL (2011). "Descomposición pirolítica de amoniaco borano a nitruro de boro". Química inorgánica . 50 (3): 783–792. doi : 10.1021 / ic101020k . PMID 21182274 .
- ^ Stephens, FH; Pons, V .; Baker, RT (2007). "Amoníaco-Borano: ¿la fuente de hidrógeno por excelencia ?". Transacciones de Dalton . 2007 (25): 2613–2626. doi : 10.1039 / b703053c . PMID 17576485 .
- ^ Andrews, Glenn C .; Neelamkavil, Santhosh F. (2008). "Borano – Amoníaco". En Paquette, Leo A. (ed.). Enciclopedia de reactivos para síntesis orgánica . Nueva York : John Wiley & Sons . doi : 10.1002 / 047084289X.rb238.pub2 . ISBN 0471936235.
- ^ Staubitz, Anne; Robertson, Alasdair PM; Modales, Ian (2010). "Amoníaco-borano y compuestos relacionados como fuentes de dihidrógeno". Revisiones químicas . 110 (7): 4079–4124. doi : 10.1021 / cr100088b . PMID 20672860 .