Borana

Artikel ini bukan mengenai bornane.

Halaman ini berisi artikel tentang senyawa khusus. Untuk kelas senyawa, lihat boran.

Borana

Nama
Nama IUPAC (sistematis) borana (substitutif) trihidridoboron (aditif)
Nama lain borina boron trihidrida
Penanda
Nomor CAS	13283-31-3
Model 3D (JSmol)	Gambar interaktif
3DMet	{{{3DMet}}}
ChEBI	CHEBI:30149
ChemSpider	6091
Nomor EC
Referensi Gmelin	44
PubChem CID	6331
Nomor RTECS	{{{value}}}
InChI InChI=1S/BH3/h1H3 Key: UORVGPXVDQYIDP-UHFFFAOYSA-N
SMILES B
Sifat
Rumus kimia	BH3
Massa molar	13,83 g·mol−1
Penampilan	gas tak berwarna
Kelarutan dalam air	terhidrolisis
Kelarutan dalam Amonia	3,2 mol L−1
Termokimia
Entropi molar standar (So)	187,88 kJ mol−1 K−1
Entalpi pembentukan standar (ΔfHo)	106,69 kJ mol−1
Struktur
Grup titik	D3h
Geometri koordinasi	trigonal planar
Bentuk molekul	trigonal planar
Momen dipol	0 D
Senyawa terkait
Kecuali dinyatakan lain, data di atas berlaku pada suhu dan tekanan standar (25 °C [77 °F], 100 kPa).
Referensi

Borana (juga mempunyai nama sistematis trihidroboron), dan nama lain borina, adalah suatu senyawa anorganik dengan rumus kimia BH''";. Ini adalah gas yang tidak berwarna yang hanya bertahan pada temperatur tinggi atau dalam pengenceran. Borana adalah anggota paling sederhana dari kelompok boran.

Sejarah

Pada tahun 1937, penemuan karboniltrihidridoboron, suatu hasil reaksi adisi borana dengan karbon monoksida di antara hasil adisi borana lainnya, memainkanperan penting dalam eksplorasi kimia boran "normal" pada waktu itu ketika ikatan dua elektron tiga pusat belum diketahui. Namun, penemuan ini juga menyiratkan adanya borana, dan hal tersebut tidak sampai beberapa tahun kemudian bahwa bukti langsung teramati.

Sifat kimia

Preparasi molekul BH₃

Matriks produk atom boron yang diisolasi menggunakan ablasi laser dengan hidrogen membentuk BH sebagai konstituen minor disertai B6, diborane dan kompleks BH(H''";. Penelitian diborana fasa gas telah mendeteksi monomer BH.

Struktur

Struktur BH adalah trigonal planar (simetri molekul D_3h) dengan panjang ikatan B–H yang ditentukan secara eksperimental adalah 119 pm. Ini sama dengan panjang ikatan B–H terminal dalam diborana(6). Perilaku dominan borana adalah dimerisasinya untuk membentuk diborana, seperti ditunjukkan oleh entalpi reaksi, yang diperkirakan mendekati -40 kkal/mol. Untuk reaksi eksoterm semacam ini, konsentrasi BH₃ dalam larutan menjadi tidak berarti.

${\text{2 BH}}_{3}\longrightarrow {\text{B}}_{2}{\text{H}}_{6}$

Keamfoteran

Meskipun borana secara prinsip adalah asam Lewis, banyak hasil adisi 1:1 yang dibuat dari diborana melalui pertukaran ligan pada hasil adisi yang sudah ada.

${\text{B}}_{2}{\text{H}}_{6}+{\text{2 L}}\longrightarrow {\text{2 LBH}}_{3}$

Urutan kestabilan berikut yang diestimasi secara spektroskopis dan termokimia adalah:

${\text{PF}}_{3}<{\text{CO}}<{\text{Et}}_{2}{\text{O}}<{\text{Me}}_{2}{\text{O}}<{\text{C}}_{4}{\text{H}}_{8}{\text{O}}<{\text{C}}_{4}{\text{H}}_{8}{\text{S}}<{\text{Et}}_{2}{\text{S}}<{\text{Me}}_{2}{\text{S}}<{\text{Py}}<{\text{Me}}_{3}{\text{N}}<{\text{H}}^{-}$

BH mempunyai karakteristik asam lemah (donor belerang lebih stabil daripada donor oksigen).

Gugus boril (−
BH) dalam boran seperti borana dapat mengasimilasi pusat hidrogen lainnya ke dalam molekul melalui ionisasi

${\text{BH}}_{3}+{\text{H}}^{+}\longrightarrow {\text{BH}}_{2}{\text{(H}}_{2}{\text{)}}^{+}$

Oleh karena menangkap proton (H), borana mempunyai karakter basa. Asam konjugatnya adalah (η-dihidrogen)dihidridoboron(1+) ([BH''";]⁺). Harus dicatat bahwa ini merupakan kompleks Kubas, [BH''";]⁺ yang dengan cepat terdekomposisi dan melepaskan dihidrogen. Borana tidak membentuk larutan akuatikyang stabil karena mengalami hidrolisis.

${\text{BH}}_{3}+{\text{3 H}}_{2}{\text{O}}\rightleftharpoons {\text{B(OH)}}_{3}+{\text{3 H}}_{2}$

Borana sebagai intermediat reaktif

Satu contoh di mana molekul BH diyakini sebagai senyawa antara suatu reaksi adalah dalam pirolisis diborana yang menghasilkan boran:

${\text{B}}_{2}{\text{H}}_{6}\rightleftharpoons {\text{2 BH}}_{3}$

${\text{BH}}_{3}+{\text{B}}_{2}{\text{H}}_{6}\longrightarrow {\text{B}}_{3}{\text{H}}_{7}+{\text{H}}_{2}$ (tahap penentu laju reaksi)

${\text{BH}}_{3}+{\text{B}}_{3}{\text{H}}_{7}\rightleftharpoons {\text{B}}_{4}{\text{H}}_{10}$

${\text{B}}_{2}{\text{H}}_{6}+{\text{B}}_{3}{\text{H}}_{7}\longrightarrow {\text{BH}}_{3}+{\text{B}}_{4}{\text{H}}_{10}$

$\rightleftharpoons {\text{B}}_{5}{\text{H}}_{11}+{\text{H}}_{2}$

Tahapan lebih lanjut menghasilkan boran yang lebih tinggi, dengan B sebagai produk akhir yang paling stabil disertai kontaminasi dengan material polimer, dan sedikit B.

Contoh lain adalah reaksi hidroborasi, yang mana "diborana" ditambahkan ke dalam alkena. Dalam reaksi ini, baik disosiasi diborana membentuk BH sebagai senyawa antara maupun pembukaan satu jembatan B–H–B akan menghasilkan satu atom boron yang kekurangan elektron. Adisi ke alkena berlangsung cepat, kuantitatif dan dapat balik. Adisi ini bersifat anti-Markovnikov, yang mengatakan bahwa boron mengadisi atom C yang kurang tersubstitusi, serangan yang terjadi pada sisi molekul yang kurang terhalang.

Sifat kelarutan diborana

Diborana larut dalam dietil eter dan diglima (diglyme) dan berada sebagai dimer. Dalam tetrahidrofuran, THF, ia berada sebagai hasil adisi 1:1, THF•BH₃. Larutan diborana dalam THF tersedia secara komersial sebagai suatu laruta kompleks DMS. Gas borana, diborana(6) larut dalam senyawa polar seperti amina dan tetrahidrofuran. Sifat pelarutan diborana ini membuatnya banyak digunakan dalam laboratorium kimia, contohnya, sebagai pereaksi dalam pembuatan etilborana.

Borana tersedia secara komersial sebagai hasil adisi asam-basa Lewis dengan berbagai ligan, termasuk larutan borana dimetilsulfida, amonia borana (dan amina lainnya), serta borana tetrahidrofuran. Borana memiliki kelarutan dalam amonia cair sebesar 3,2 mol.L⁻¹, lebih dari itu ia akan mengendap sebagai amoniat. Setiap percobaan untuk mendeamoniat kristal produk secara termal, hanya mengakibatkan dekomposisi.

Keasaman

Gugus boril (−
BH) dalam boran seperti borana, dapat mengasimilasi pusat hidroksil ke dalam the molekul dengan cara ionisasi, penggantian hidrida dengan suatu oksida adalah:

${\text{BH}}_{3}{\text{L}}+{\text{OH}}^{-}\longrightarrow {\text{BH}}_{2}{\text{OL}}_{1-n}^{-}+{\text{H}}_{2}+n{\text{ L}}$

Oleh karena tangkapan hidroksida (OH) ini, borana memiliki karakter asam Arrhenius. Borana dapat menangkap tiga hidroksida. Produk hidroksilasinya adalah borinat (H), boronat (HBO), dan borat (BO). Borana tidak membentuk larutan akuatik yang stabil karena mengalami hidrolisis

${\text{BH}}_{3}{\text{L}}+3{\text{ H}}_{2}{\text{O}}\longrightarrow {\text{B(OH)}}_{3}{\text{L}}_{1-n}+3{\text{ H}}_{2}+n{\text{ L}}$

Reaksi kimia

Pada perlakuan dengan basa standar, borana berubah menjadi tetrahidroksiborat dan gas hidrogen. Dengan basa kuat, ia dapat mengalami deprotonasi menghasilkan BH. Reduksi borana menghasilkan unsur boron. Oksidasi borana menghasilkan boranatriol. Borana yang tak tersolvasi berada dalam kesetimbangan dengan diborana(6), dan menjadi spesies yang dominan seiring dengan kenaikan temperatur. Akibat dari kesetimbangan ini, borana dan diborana(6) sering dianggap ekivalen secara kimia. Reaksi memerlukan borana sebagai lawan dari diborana(6), dan harus dilakukan dalam larutan. Pelarut yang umum antara lain tetrahidrofuran dan dimetil sulfida.

Ketika diberi perlakuan dengan amonia, terbentuk kompleks antara amonia dan borana, H•BH. Pemanasan kompleks ini akan menghasilkan borazina (borazine), (HBNH)₃, suatu senyawa anorganik.

Sebagai spesies yang kekurangan elektron, borana membentuk kompleks dengan basa Lewis. Kompleks yang penting adalah dengan THF dan dimetil sulfida, keduanya berupa cairan yang populer sebagai reduktor dalam kimia organik. Dalam kompleks 1:1 ini, diasumsikan boron membentuk geometri tetrahedral, yang terikat pada tiga hidrida dan basa Lewis (THF atau Me). Adduct THF biasanya dibuat sebagai larutan 1:5 dalam THF. Adduct ini sangat stabil jika disimpan dalam nitrogen pada temperatur ruang.

Produksi

Terdapat dua metode untuk memproduksi borana. Salah satu metode umum adalah reaksi pemecahan diboran dengan dimetil sulfida. Metode lain adalah oksidasi parsial garam boranuida (Inggris: boranuide) dalam larutan borana koordinasi seperti trimetilamina.

Penggunaan

Hasil adisi borana banyak digunakan dalam sintesis organik untuk hidroborasi, di mana BH ditambahkan pada ikatan C=C dalam alkena untuk menghasilkan trialkilborana:

${\text{(THF)BH}}_{3}+3{\text{ CH}}_{2}{\text{=CHR}}\longrightarrow {\text{B(CH}}_{2}{\text{CH}}_{2}{\text{R)}}_{3}+{\text{THF}}$

Reaksi ini adalah reaksi regioselektif, dan produk trialkil borana dapat diubah menjadi turunan senyawa organik yang bermanfaat. Dengan alkena dalam jumlah besar, dapat dibuat spesies seperti [HBR₂]₂, yang juga merupakan pereaksi yang berguna dalam aplikasi khusus. Borana dimetilsulfida lebih stabil daripada hasil adisi THF terhadap borana.