Boraani

Boraanit on suuri ryhmä luonnossa esiintymättömiä boorin ja vedyn yhdisteitä. Monet boraanit oksidoituvat pelkässä ilmassa, joskus voimakkaastikin. Molekyyliä BH₃ kutsutaan boraaniksi. Se on tunnettu ainoastaan kaasumaisessa muodossa ja dimerisoituu helposti diboraaniksi (B₂H₆). Suurimmat boraanit muodostuvat booriklustereista, jotka ovat monitahokkaita. Joillakin yhdisteillä esiintyy myös isomeriaa. Esimerkiksi eikosaboraanin B₂₀H₂₆ isomerien pohjana on kaksi kymmenen booriatomia sisältävää klusteria.

Pallotikkumalli boraanista BH₃, joka on erittäin reaktiivinen

Tärkeimmät boraanit ovat diboraani, pentaboraani B₅H₉ ja dekaboraani B₁₀H₁₄. On myös olemassa boraaneja, joissa yksi tai useampi booriatomi on korvautunut jollain toisella atomilla. Tällaisia ovat esimerkiksi karboraanit, joissa boorin tilalla on hiili, ja metalloboraanit, joissa boori on korvautunut jollakin metallilla.

Boraanien yleiset kaavat

Yksiklusteriset boraanit voidaan jakaa neljään ryhmään, joilla on yleinen rakenne. Taulukossa n tarkoittaa booriatomien määrää.

Tyyppi	Kaava	Huomiot
kloso−	BnHn2−	Sellaisia neutraaleja boraaneja, jotka noudattaisivat kaavaa BnHn+2 ei tunneta
nido−	BnHn+4
arakhno−	BnHn+6
hypho−	BnHn+8

On myös olemassa neutraaleja hyperkloso-boraaneja, joissa vety on korvautunut jollakin muulla ryhmällä ja joilla on teoreettinen kaava B_nH_n. Esimerkiksi B₁₂(OCH₂Ph)₁₂, joka on hyperkloso-B₁₂H₁₂:n stabiili johdannainen.

Nimeäminen

Sähköisesti neutraalien boraanien nimissä booriatomien määrä ilmaistaan kreikkalaisilla etuliitteillä ja vetyatomien määrä merkitään nimen loppuun sulkeissa.

• B₅H₉ pentaboraani(9)
• B₆H₁₂ heksaboraani(12)

Anioneissa ilmoitetaan ensin vetyatomien määrä ja sen jälkeen booriatomien määrä ja anionin pääte -aatti. Varaus merkitään sulkeisiin.

• B₅H₈⁻ oktahydropentaboraatti(1-)

Myös ryhmien etuliitteet voidaan kertoa

• B₅H₉ nido-pentaboraani(9)
• B₄H₁₀ arakhno-tetraboraani(10)
• B₆H₆²⁻ heksahydroheksaboraatti(2-)

Klusterityypit

1970-luvun alussa huomattiin, että booriklusterien geometria muistuttaa deltaedrejä tai deltaedrejä, joita puuttuu yksi tai useampi kärki.

Deltaedri	Kärjet
Trigonaalinen kaksoispyramidi	5
Oktaedri	6
Pentagonaalinen kaksoispyramidi	7
Dodekaedri	8
Kolmikärkinen trigonaalinen prisma	9
Kaksikärkinen antiprisma	10
Oktadekaedri	11
Ikosaedri	12

• 
  Diboraani, B₂H₆
• 
  Pentaboraani, B₅H₉
• 
  Dekaboraani, B₁₀H₁₄
• 
  B₁₂H₁₂^2-

Klusterien nimeäminen on johdettu yksiklusteristen boraanien ryhmien nimistä.

• hyperkloso- suljettu täydellinen klusteri, esimerkiksi dodekaedri
• kloso- suljettu täydellinen klusteri, esimerkiksi ikosaedrin muotoinen B₁₂H₁₂²⁻
• nido- boori valtaa kärjen delta edriltä, esimerkiksi B₅H₉ on oktaedri, jolta puuttuu yksi kärki
• arakhno- boori valtaa kaksi kärkeä deltaedriltä, esimerkiksi B₄H₁₀ on oktaedri, jolta puuttuu kaksi kärkeä
• hypho- boori valtaa kolme kärkeä deltaedriltä, esimerkiksi B₈H₁₆ on mahdollisesti muodoltaa oktaedri, jolta puuttuu kolme kärkeä.
• konjunkto- kahden tai useamman klusterin muodostelma

Boraanien kemiaa

Kaikki boraanit ovat värittömiä ja diamagneettisia. Ne reagoivat helposti ja jotkut ovat pyroforisia ja useat myrkyllisiä. Suurikokoisemmat boraanit ovat usein pienikokoisempia stabiilimpia.

Reaktiotapoja

Boraanien reaktioita ovat

• elektrofiilinen korvautumisreaktio
• nukleofiilinen korvautumisreaktio
• vahvat hapot kykenevät riistämään boraaneilta protonin
• klusterin muodostuminen borohydridien kanssa
• alkyyni ja nido-boraani muodostavat karboraanin

Boraanit voivat myös toimia ligandeina kompleksiyhdisteissä.

Katso myös

• Organoboraani

Aiheesta muualla

• Kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Boraani Wikimedia Commonsissa