Boraan (stofklasse)

Boraan

In de chemie is een boraan een verbinding van boor en waterstof. De boranen vormen een grote groep verbindingen met de algemene formule BxHy. De verbindingen komen niet in de natuur voor. Veel boranen worden aan de lucht snel geoxideerd, sommigen zelfs op een explosieve manier. Het kleinste lid van de familie, BH3 wordt 'boraan' of 'monoboraan' genoemd. Deze verbinding is niet stabiel en dimeriseert zeer snel tot diboraan, B2H6. In de grotere leden van de familie komen clusters van booratomen voor, bijvoorbeeld B20H26 waarvan verschillende isomeren bestaan. Deze isomeren zijn wel allemaal gebaseerd op twee gekoppelde clusters van 10 booratomen.

De belangrijkste boranen zijn diboraan (B2H6), pentaboraan (B5H9) en decaboraan (B10H14).

De boranen leidden tot verschillende nieuwe technieken en ideeën in de chemie. De eerste praktische onderzoekers van de boranen moesten de experimentele technieken ontwikkelen die nodig waren om de zuurstofgevoelige verbindingen te kunnen hanteren. Bovendien moesten theoretisch chemici een bevredigende verklaring vinden voor de manier waarop de binding in boranen tot stand komt. Ooit zijn boranen onderzocht als mogelijke brandstof voor raketten.

Recentelijk zijn nieuwe, aan boranen verwante, groepen verbindingen ontdekt, zoals de carboranen waarin één of meer booratomen vervangen zijn door koolstof en de metalloboranen, waarin één of meer booratomen door metaalatomen zijn vervangen.

Geschiedenis

De ontwikkeling van de boraanchemie bood twee uitdagingen aan de chemici. Ten eerste moesten nieuwe laboratoriumtechnieken ontwikkeld worden om de zeer reactieve verbindingen te kunnen hanteren. Ten tweede vormden de structuren een uitdaging voor de beschrijving van de chemische binding.

Alfred Stock, een Duitse chemicus, was de eerste die de serie boor-waterstofverbindingen beschreef. In zijn onderzoeksgroep werden de glas-vacuümlijn en de technieken ontwikkeld om de boorverbindingen te hanteren. Blootstelling aan kwik, gebruikt in de kwikdiffusiepompen, leidde tot kwikvergiftiging bij Stock. Hij was de eerste die in wetenschappelijke artikelen dit onderwerp beschreef. De chemische binding in boranen werd onderzocht door Lipscomb en zijn groep. Lipscomb ontving in 1976 de Nobelprijs voor de Scheikunde voor dit werk. PSEPT, (ook bekend als "Wades rules") kunnen gebruikt worden om de structuur van boranen te voorspellen.

Tijdens de Tweede Wereldoorlog groeide de interesse in boranen in verband met de mogelijkheid om uraniumboorhydride te gebruiken om uranium-235 te zuiveren. In de Verenigde Staten onderzocht een team onder leiding van Schlesinger de basischemie van de boorhydriden en de overeenkomstige aluminiumhydrides. Hoewel uraniumboorhydride uiteindelijk niet voor de isotoopscheiding is gebruikt vormde Schlesingers werk een solide basis voor de ontwikkeling van een groot aantal boorhydride reagentia die gebruikt worden in de organische synthese. Veel van het praktische werk werd gedaan door een student van Schlesinger, Herbert C. Brown. Zo wordt bijvoorbeeld natriumboorhydride als standaardreagens gebruikt in de reductie van aldehyden en ketonen naar de overeenkomstige alkanolen. Brown ontving in 1979 de Nobelprijs voor chemie in verband met dit werk. [1]

In de jaren 50 en de vroege jaren 60 van de 20e eeuw investeerden de USA en de USSR in boorhydriden in verband met de hoge verbrandingswarmte van deze verbindingen. Zeer snelle straaljagers als de North American B-70 Valkyrie gebruikten deze brandstof. De ontwikkeling van geavanceerde grond-luchtraketten maakte de snelle straaljagers overbodig en de brandstofprogramma's werden stopgezet, hoewel tri-ethylboraan (TEB) later gebruikt werd in de SR-71 Blackbird. [2]

In andere talen
العربية: بورانات
čeština: Borany
English: Boranes
español: Borano
فارسی: بوران‌ها
suomi: Boraani
français: Borane
Gaeilge: Bóráin
italiano: Borani
日本語: ボラン
қазақша: Борсутектер
한국어: 보레인류
Lëtzebuergesch: Boranen
latviešu: Borūdeņraži
മലയാളം: ബോറേനുകൾ
Plattdüütsch: Boran
polski: Borowodory
português: Borano
română: Borani
русский: Бороводороды
srpskohrvatski / српскохрватски: Boran
српски / srpski: Boran
svenska: Boran
українська: Бороводні
oʻzbekcha/ўзбекча: Borvodorodlar
中文: 硼烷