بورانات

ثنائي البوران

البورانات في الكيمياء هي مجموعة من المركبات الكيميائية تتألف من عنصري البورون والهيدروجين، والتي لها الصيغة العامة B_xH_y. لا توجد هذه المركبات في الطبيعة، إذ أنها حساسة جداً تجاه أكسجين الهواء، ويتفاعل بعضها معه بعنف. سمّيت هذه المركبات بهذا الاسم نسبة إلى المركب الابتدائي لها وهو مركب البوران BH₃، والذي لا يوجد عادة على شكله الحر المنفرد، إنما على شكل ثنائي وحدات (ديمر)، والذي يسمّى ثنائي البوران B₂H₆.

إن البورانات العليا، هي التي تكون مكونة من عدد كبير من ذرات البورون، وتكون على شكل عناقيد، والتي لها بنى متعددة السطوح. إن أشهر مركبات البورانات هي ثنائي البوران، بالإضافة إلى اثنين من نواتج التحلل الحراري وهي خماسي البوران B₅H₉ وعشاري البوران B₁₀H₁₄.

التاريخ

كان الكيميائي الألماني ألفرد شتوك أول من تمكن من الكشف عن سلسلة من مركبات البورون مع الهيدروجين، كما طورت مجموعة البحث الخاصة به التقنيات الكيميائية المستخدمة من أجل هذا الغرض. بعد ذلك اهتم ويليام ليبسكوم بمركبات البورانات والكربورانات، وحاز نتيجة لذلك على جائزة نوبل في الكيمياء سنة 1976. وفي نفس الوقت، اهتم هيربرت براون باستخدام البورانات في الاصطناع العضوي، وحاز بذلك أيضاً على جائزة نوبل في الكيمياء سنة 1979.

التسمية

عادة ما تسمى البورانات بإضافة سابقة إلى اسم البورانات تدل على عدد ذرات البورون B فيها، مع إضافة رقم يوضع بين قوسين للإشارة إلى عدد ذرات الهيدروجين H في المركب.

مثال:

• B₅H₉ خماسي البوران(9)
• B₆H₁₂ سداسي البوران(12)

• 
  ثنائي البوران
  B₂H₆
• 
  رباعي البوران-[10]
  B₄H₁₀
• 
  خماسي البوران-[9]
  B₅H₉
• 
  عشاري البوران-[14]
  B₁₀H₁₄
• 
  أنيون اثنا عشري البورانات
  ^2-B₁₂H₁₂

التحضير في المختبر

يمكن تحضير المركب الأساسي للبورانات وهو البوران وذلك على شكل معقد تناسقي مع رباعي هيدرو الفوران THF، وذلك من تفاعل بورهيدريد الصوديوم مع اليود العنصري في الموقع:

$\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{B}{H}_4+I_2\underset{}{\overset{[THF]}{\to }}\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{I}+H_2+\mathrm{2}\mathrm{B}{H}_3\mathrm{-}\mathrm{T}\mathrm{H}\mathrm{F}$

يحضر ثنائي البوران من تفاعل ثلاثي فلوريد البورون مع هيدريد الصوديوم أو هيدريد الليثيوم:

$\mathrm{2}\mathrm{B}{F}_3+\mathrm{6}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{⟶}{B}_2{H}_6+\mathrm{6}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{F}$

تحضر البورانات العليا من التحلل الحراري لثنائي البوران. في حين يمكن تحضير أنيون ²⁻B₁₂H₁₂ من تفاعل أكسيد البورون مع فلز الصوديوم وبوجود جو من الهيدروجين عند درجات حرارة تتراوح بين 600-850 °س وذلك في موصدة:

$\mathrm{6}{B}_2{O}_3+\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{a}+\mathrm{2}\mathrm{4}{H}_2\mathrm{⟶}\mathrm{N}{a}_2{B}_{12}{H}_{12}+\mathrm{1}\mathrm{8}{H}_2\mathrm{O}$

الخصائص

يمكن للبورانات أن تكون معتدلة كهربائياً أو يمكن أن تحمل شحنة كهربائية. تسمّى الأنيونات الناتجة عن البورانات باسم أنيون بورانات، وأبسطها الأنيون ^-BH₄، والذي يسمّى بورهيدريد، ومن مركباته بورهيدريد الليثيوم (أو بورانات الليثيوم)، وبورهيدريد الصوديوم (أو بورانات الصوديوم).

الاستخدامات

تستحدم البورانات بكثرة في مجال الاصطناع العضوي، كما جرى البحث حول استخدامها كأحد مصادر الطاقة.

طالع أيضاً

• سيلانات