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

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27. III. Hauptgruppe B, Al, Ga, In, Tl
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Übersicht

• Einleitung
• 2. Chemie des Bors
• 3. Diboran (B2H6) der einfachste Bor-Wasserstoff
• 4. Höhere Bor-Wasserstoffe

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1. Einleitung
Kohlenstoff bildet Kohlenwasserstoffe (Alkane),
z.B.
etc.
Methan
Ethan
Propan
Vorkommen Ergas, Erdöl
Bedeutung Brennstoffe, Rohstoffe
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Bor steht links vom Kohlenstoff
Borwasserstoffe ?
Kohlenwasserstoffe
(C-H-Verbindungen)
(B-H-Verbindungen)
Eigenschaften ?
Bedeutung ?
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2. Chemie des Bors
Kohlenstoff ist ein Nichtmetall !
Bor ist ein Nichtmetall !
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Valenzelektronen
Kohlenstoff hat 4 Valenzelektronen
Bor hat nur 3 Valenzelektronen !
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Bindigkeit von Kohlenstoff
Kohlenstoff bildet vier Elektronenpaarbindungen
Kohlenstoff erreicht ein Elektronenoktett
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Bindigkeit von Bor
Bor sollte drei Bindungen bilden
es erreicht dann aber nur ein Elektronensextett
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Bor entkommt dem Elektronenmangel
a) durch Bildung von Doppelbindungen!
Sextett
Oktett
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b) durch Anlagerung von Lewis-Basen !
BF3
Lewis-Base
BF4-
Lewis-Säure
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c) durch Ausbildung von Mehrzentrenbindungen !
Vergleiche BF3 mit BH3
monomer, stabil Doppelbindungen
BH3 nicht stabil Doppelbindungen nicht möglich
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Das Experiment zeigt BH3 dimerisiert zu Diboran
Oktett
Diboran, B2H6 isolierbares Gas
Monoboran, nicht faßbar
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Bindungsverhältnisse in Diboran B2H6
Normale Elektronenpaarbindung (2-Elektronen-2-Zent
ren-Bindung)
Mehrzentrenbindung (2-Elektronen-3-Zentren-Bindung
)
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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
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3. Diboran, der einfachste Borwasserstoff
farbloses, giftiges Gas kondensiert bei -93C gt
50 C Zersetzung verzerrt tetraedrisches
Bor B-H 120 pm B-H-B 132 pm
Diboran entzündet sich an der Luft
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Synthese von Diboran
erfordert Abwesenheit von O2
Handschuhkasten
Vakuumlinie
quantitativ
unbefriedigende Ausbeute
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Diboran reagiert als Lewis-Säure
ist besser
ist ein Kompromiß
Lewis-Basen spalten das Molekül ! Spaltung der
B-H-B-Brücken !
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Beispiel Hydrolyse
EN B 2.0 H 2.2 O 3.5
protisch
hydridisch
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Nachweis der Borane
Borsäuretrimethylester
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Hydroborierung
Ethylen, ein Alken
Triethylbor, ein Organoboran (H.C. Brown, 1976
NPCh)
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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)
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4. Höhere Borane
Borane der Reihe BnHn2 haben Elektronensextett
Borane der Reihe BnHn2 sind nicht isolierbar !
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Kombination der BnHn2-Borane !
BnHn2 bisher keine
BnHn4 bisher 13 Stück
BnHn6 bisher 11 Stück
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Strukturen und Strukturprinzipien !
BnHn4
BnHn6
Oktaeder ein Trigonpolyeder
B5H9 (n5)
B4H10 (n4)
nido-Boran (Nestartig)
arachno-Boran (Spinne)
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Bindung Mehrzentrenbindungen, wie erwartet !
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Schlußbetrachtung
Borane ? es gibt sie ! sie sind exotisch
! Eigenschaften ? durch den Elektronenmangel
geprägt ! Bedeutung ? Keine neuen Brennstoffe
! Bindungstheorie ! Synthese !