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

III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl. Übersicht. Einleitung 2. Chemie des Bors 3. Diboran (B 2 H 6 ) der einfachste Bor-Wasserstoff 4. Höhere Bor-Wasserstoffe. 1. Einleitung. Kohlenstoff bildet Kohlenwasserstoffe (Alkane), z.B. etc. Methan. Ethan. Propan. Vorkommen: Ergas, Erdöl.

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Presentation Transcript

  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 Kohlenwasserstoffe Borwasserstoffe ? (C-H-Verbindungen) (B-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. 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. erfordert Abwesenheit von O2 Synthese von Diboran 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. 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 ! BnHn+2 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. Schlußbetrachtung Borane ? es gibt sie ! sie sind exotisch ! Eigenschaften ? durch den Elektronenmangel geprägt ! Bedeutung ? Keine neuen Brennstoffe ! Bindungstheorie ! Synthese !

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