Borano | estructuras y enlace en los boranos

Estructuras y enlace en los boranos

Las estructuras de los boranos son únicas y distintas a las de otros hidruros tales como los de carbono. Algunas de ellas se muestran formas parecidas a los arácnidos, de ahí la denominación de aracnoboranos. En ninguna de estas estructuras existen los electrones suficientes para permitir la formación de enlaces covalentes convencionales en las que se comparten un par de electrones entre átomos adyacentes (enlaces del tipo 2c‑2e). Surge así el problema de la deficiencia electrónica. Para racionalizar las estructuras de los bora­nos se desarrolló el primero de los diversos conceptos sobre el enlace policentrado. Este tipo de enlaces es deficiente en electrones, de tal manera que un sólo par de electrones se encuentra deslocalizado entre tres átomos, de ahí que a veces se use el término tricentrado.

En la explicación de los puentes B‑H‑B para el más simple de los boranos, el diborano, se requieren enlaces del tipo 3c‑2e, (tres centros-dos electrones). Los enlaces B‑H terminales pueden considerarse como enlaces convencionales 2c‑2e. De este modo, cada átomo de boro emplea dos electrones y dos orbitales híbridos aproximadamente sp3 para formar enlaces 2c‑2e con los dos átomos de hidrógeno de los extremos. El átomo de boro de cada grupo BH2 aún posee un electrón y dos orbitales híbridos que puede emplear en enlaces posteriores. El plano de los dos orbitales restantes es perpendicular al plano BH2. Imaginemos que ahora esos dos grupos BH2 se aproximan entre sí en un movimiento de acercamiento hipotético, y que al mismo tiempo dos átomos de hidrógeno situados también por encima y por debajo del plano que forman los grupos BH2, se aproximan simultáneamente a los grupos BH2. En el plano de los cuatro orbitales vacíos correspondientes a cada grupo BH2, se formarán ahora dos enlaces B‑H‑B 3c-2e. El total de cuatro electrones que requie­ren estos dos nuevos enlaces tricentrados procede del electrón que posee cada átomo de H y de cada grupo BH2.

Acabamos de ver que en el B2H6 se utilizan dos elementos estructu­rales enlazados, esto es, grupos BH 2c‑2e y grupos BHB 3c‑2e. Para explicar las estructuras y enlace de los boranos superiores se necesitan estos elementos y otros tres más. Estos últimos son: grupos BB 2c‑2e, grupos BBB abiertos 3c‑2e y grupos BBB cerrados 3c‑2e. Estos cinco elementos estructurales enlazados se representan convenientemente del modo siguiente:

  • enlace boro‑hidrógeno terminal 2c‑2e
  • enlace por puente de hidrógeno 3c‑2e
  • enlace boro‑boro 2c‑2e
  • enlace por puente de boro abierto 3c‑2e
  • enlace de boro cerrado 3c‑2e

Utilizando estos cinco elementos, William Lipscomb pudo desarrollar descrip­ciones "semitopológicas" de, las estructuras y enlaces en todos los boranos. El esquema es susceptible de elaboración en un instrumento compren­sivo y semipredictivo para correlacionar todos los datos estructurales.

El esquema semitopológico no siempre proporciona la mejor descripción del enlace en los boranos y especies relacionadas con ellos, como boranos poliédricos aniónicos y carboranos que se estudian después. Cuando existe simetría de alto orden, con frecuencia, es mejor pensar en términos de una descripción por orbitales moleculares, (O.M.) de enlaces fuertemente deslocalizados. Por ejem­plo, en el B5H9, los cuatro átomos de boro basales están relacionados de manera equivalente con el átomo de boro del vértice. Es posible describir un híbrido en resonancia que abarque los elementos pero resulta más simple y elegante formular una serie de siete O.M. pentacen­trados con los tres orbitales más bajos en energía ocupados por pares electrónicos. Cuando se tratan especies hipersimétricas como el B12H12 2‑, el uso de la simetría molecular completa en un tratamiento basado en la descripción por O.M. llega a ser el único medio práctico y riguroso.

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