26
27. III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl

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

  • Upload
    penny

  • View
    64

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl. Übersicht. Einleitung 2. Chemie des Bors 3. Diboran (B 2 H 6 ) der einfachste Bor-Wasserstoff 4. Höhere Bor-Wasserstoffe. 1. Einleitung. Kohlenstoff bildet Kohlenwasserstoffe (Alkane), z.B. etc. Methan. Ethan. Propan. Vorkommen: Ergas, Erdöl. - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl

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

Page 2: III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl

Übersicht

1. Einleitung

2. Chemie des Bors

3. Diboran (B2H6) der einfachste Bor-Wasserstoff

4. Höhere Bor-Wasserstoffe

Page 3: III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl

1. Einleitung

Kohlenstoff bildet Kohlenwasserstoffe (Alkane), z.B.

CH H

H

H

CH

H

H

C H

H

H

CH

H

H

C

H

H

C H

H

H

Bedeutung: Brennstoffe, Rohstoffe

etc.

Methan Ethan Propan

Vorkommen: Ergas, Erdöl

Page 4: III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl

Bor steht links vom Kohlenstoff

Borwasserstoffe ? Kohlenwasserstoffe

Eigenschaften ?Bedeutung ?

(C-H-Verbindungen)(B-H-Verbindungen)

Page 5: III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl

2. Chemie des Bors

Bor ist ein Nichtmetall !

Kohlenstoff ist ein Nichtmetall !

Page 6: III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl

Valenzelektronen

Bor hat nur 3 Valenzelektronen !

Kohlenstoff hat 4 Valenzelektronen

B C N O F NeLi Be

Page 7: III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl

Bindigkeit von Kohlenstoff

Kohlenstoff bildet vier Elektronenpaarbindungen

Kohlenstoff erreicht ein Elektronenoktett

C

H4 x H

C

H

HH

Ne

H

C

H

HH

Page 8: III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl

Bindigkeit von Bor

Bor sollte drei Bindungen bilden…

B

H3 x H

B

H H

… es erreicht dann aber nur ein Elektronensextett

Ne

H

B

H H

Page 9: III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl

Bor entkommt dem Elektronenmangel

a) durch Bildung von Doppelbindungen!

Sextett Oktett

F

B

F F

B

F F

F

Page 10: III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl

b) durch Anlagerung von Lewis-Basen !

F

B

F F

F

F

B

F

FF+

BF3BF4

-

Lewis-Säure

Lewis-Base

Page 11: III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl

c) durch Ausbildung von Mehrzentrenbindungen !

H

B

H H

F

B

F F

monomer, stabilDoppelbindungen

Vergleiche BF3 mit BH3:

BH3 nicht stabilDoppelbindungen nichtmöglich

Page 12: III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl

H

B

H H H

B

H H

+

H

B

H H H

B

H H

Das Experiment zeigt: BH3 dimerisiert zu Diboran:

Monoboran, nicht faßbar

Diboran, B2H6

isolierbares Gas

Oktett

Page 13: III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl

Bindungsverhältnisse in Diboran B2H6

Normale Elektronenpaarbindung(2-Elektronen-2-Zentren-Bindung)

H

B

H H H

B

H H

Mehrzentrenbindung(2-Elektronen-3-Zentren-Bindung)

B H

B

H

B

H

B

H H H

B

H H

Page 14: III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl

Chemie des Bors kompakt

Nichtmetall, 3 Valenzelektronen, dreibindig BX3-Verbindungen = ElektronensextettBehebung Elektronenmangel: a) Doppelbindungen (F) b) Anlagerung von Lewis-Basen (F-) c) Mehrzentrenbindungen (H, BORANE)

planares Dreiecktetraedrisch

BF

FF B

F

FF

F

Page 15: III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl

3. Diboran, der einfachste Borwasserstoff

farbloses, giftiges Gaskondensiert bei -93°C> 50° C Zersetzung

verzerrt tetraedrisches BorB-H: 120 pmB-H-B: 132 pm

3 O2+ B2O3 3 H2O+B2H6

Diboran entzündet sich an der Luft:

2 O2+ CO2 2 H2O+CH4

Page 16: III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl

Synthese von Diboran

2 BF3 + + 6 LiFEther

6 LiH B2H6

erfordert Abwesenheit von O2

Handschuhkasten Vakuumlinie

quantitativ

MgB2Ansäuern

B2H6früher:

unbefriedigende Ausbeute

Page 17: III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl

Diboran reagiert als Lewis-Säure

HB

HH

HB

HH 2 x D H

BH

H

D

2 x

HB

HH

HB

H

H

D

D

Lewis-Basen spalten das Molekül !Spaltung der B-H-B-Brücken !

ist ein Kompromiß ist besser

Page 18: III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl

Beispiel Hydrolyse

HB

HH

HB

HH 2 x O

HB

HH

2 x

H

HO

H

H

-hydridisch

EN: B 2.0 H 2.2 O 3.5

+

protisch

6 H2O+ 2 B(OH)3 6 H2+B2H6

H HH

BH

OH

+

HB

HO

H

O

H

HH

BH O

H

O

HH

H HO

BH

OH

+etc.

H

Page 19: III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl

Nachweis der Borane

Borsäuretrimethylester

OB

OO

CC

C

6 CH3O-H+ 2 B(OCH3)3 6 H2+B2H6

6 HO-H+ 2 B(OH)3 6 H2+B2H6

Page 20: III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl

Hydroborierung

Triethylbor, ein Organoboran(H.C. Brown, 1976 NPCh)

C

BC

CC

C

C

+ 2 B(CH2CH3)3B2H6 6 H2C CH2

Ethylen, ein Alken

Page 21: III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl

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)

Page 22: III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl

4. Höhere Borane

CH H

H

H

CH

H

H

C H

H

H

CH

H

H

C

H

H

C H

H

H

CH4 C2H6 C3H8 CnHn+2

B

H

H HB

H

H

B

H

HB

H

H

B

H

B

H

H

BH3 B2H4 B3H5 BnHn+2

Borane der Reihe BnHn+2 haben ElektronensextettBorane der Reihe BnHn+2 sind nicht

isolierbar !

Page 23: III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl

Kombination der BnHn+2-Borane !

BnHn+4

bisher 13 Stück

B2H6

x 2 x 2

B4H8

x 2

B6H10

x 3

B3H9BnHn+6

bisher 11 Stück

x 3

B6H12

x 3

B9H15

BnHn+2

bisher keineB

H

H HB

H

H

B

H

HB

H

H

B

H

B

H

H

BH3 B2H4 B3H5

Page 24: III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl

Strukturen und Strukturprinzipien !

B B

B B

B

B

Oktaeder einTrigonpolyeder

B

BnHn+4

B5H9 (n=5)

BnHn+6

B B

B B

B

B

B B

B

B4H10 (n=4)

nido-Boran (Nestartig) arachno-Boran (Spinne)

B

Page 25: III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl

Bindung: Mehrzentrenbindungen, wie erwartet !

B4H10

B

B B

B

B

BB

B

Page 26: III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl

Schlußbetrachtung

Borane ?es gibt sie !

sie sind exotisch !

Eigenschaften ?durch den Elektronenmangel geprägt !

Bedeutung ?Keine neuen Brennstoffe !

Bindungstheorie !Synthese !