Borföreningar
Borföreningar är föreningar som innehåller grundämnet bor . I de mest kända föreningarna har bor det formella oxidationstillståndet +3. Dessa inkluderar oxider, sulfider, nitrider och halogenider.
Halider
Trihaliderna antar en plan trigonal struktur. Dessa föreningar är Lewis-syror genom att de lätt bildar addukter med elektronpardonatorer, som kallas Lewis-baser . Till exempel kombinerades fluor (F − ) och bortrifluorid (BF 3 ) för att ge tetrafluorboratanjonen , BF 4 − . Bortrifluorid används inom den petrokemiska industrin som katalysator. Haliderna reagerar med vatten och bildar borsyra .
Bor finns i naturen på jorden nästan uteslutande som olika oxider av B(III), ofta förknippade med andra grundämnen. Mer än hundra boratmineraler innehåller bor i oxidationstillstånd +3. Dessa mineraler liknar silikater i något avseende, även om bor ofta finns inte bara i en tetraedrisk koordination med syre, utan också i en trigonal plan konfiguration. Till skillnad från silikater innehåller bormineraler aldrig bor med koordinationsnummer större än fyra. Ett typiskt motiv exemplifieras av tetraboratanjonerna av det vanliga mineralet borax , som visas till vänster. Den formella negativa laddningen av det tetraedriska boratcentret balanseras av metallkatjoner i mineralerna, såsom natrium (Na + ) i borax . Turmalingruppen av boratsilikater är också en mycket viktig borhaltig mineralgrupp, och ett antal borsilikater är också kända för att existera naturligt.
Boranes
Boraner är kemiska föreningar av bor och väte, med den generiska formeln B x H y . Dessa föreningar förekommer inte i naturen. Många av boranerna oxiderar lätt vid kontakt med luft, en del våldsamt. Modermedlemmen BH3 kallas boran , men den är endast känd i gasform, och dimeriserar för att bilda diboran , B2H6 . De större boranerna består alla av borkluster som är polyedriska, av vilka några existerar som isomerer. Till exempel är isomerer av B20H26 baserade på fusion av två 10-atomskluster .
De viktigaste boranerna är diboran B 2 H 6 och två av dess pyrolysprodukter, pentaboran B 5 H 9 och dekaboran B 10 H 14 . Ett stort antal anjoniska borhydrider är kända, t.ex. [B 12 H 12 ] 2− .
Det formella oxidationstalet i boraner är positivt och bygger på antagandet att väte räknas som −1 som i aktiva metallhydrider. Det genomsnittliga oxidationstalet för boratomerna är då helt enkelt förhållandet mellan väte och bor i molekylen. Till exempel, i diboran B 2 H 6 är boroxidationstillståndet +3, men i dekaboran B 10 H 14 är det 7/5 eller +1,4 . I dessa föreningar är oxidationstillståndet för bor ofta inte ett heltal.
Nitrider
Bornitriderna är anmärkningsvärda för mångfalden av strukturer som de antar . De uppvisar strukturer som är analoga med olika allotroper av kol , inklusive grafit, diamant och nanorör. I den diamantliknande strukturen, kallad kubisk bornitrid (varunamn Borazon ), finns boratomer i den tetraedriska strukturen av kolatomer i diamant, men en av fyra BN-bindningar kan ses som en kovalent koordinatbindning , där två elektroner doneras av kväveatomen som fungerar som Lewis-bas till en bindning till Lewis- syrabor(III)-centret. Kubisk bornitrid, bland andra applikationer, används som slipmedel, eftersom det har en hårdhet jämförbar med diamant (de två ämnena kan ge repor på varandra). I BN-föreningsanalogen av grafit, hexagonal bornitrid (h-BN), ligger de positivt laddade bor- och negativt laddade kväveatomerna i varje plan intill den motsatt laddade atomen i nästa plan. Följaktligen har grafit och h-BN väldigt olika egenskaper, även om båda är smörjmedel, eftersom dessa plan lätt glider förbi varandra. Emellertid är h-BN en relativt dålig elektrisk och termisk ledare i de plana riktningarna.
Organoboron kemi
Ett stort antal organoboronföreningar är kända och många är användbara i organisk syntes . Många produceras från hydroborering , som använder diboran , B2H6 , en enkel borankemikalie . Organobor(III)-föreningar är vanligtvis tetraedriska eller trigonala plana, till exempel tetrafenylborat , [B(C 6 H 5 ) 4 ] - kontra trifenylboran , B(C 6 H 5 ) 3 . Flera boratomer som reagerar med varandra har emellertid en tendens att bilda nya dodekaedriska (12-sidiga) och ikosaedriska (20-sidiga) strukturer som är helt sammansatta av boratomer, eller med varierande antal kolheteroatomer.
Organobor-kemikalier har använts i så olika användningsområden som borkarbid (se nedan), en komplex mycket hård keramik som består av bor-kol-klusteranjoner och katjoner, till karboraner , kol-bor- klusterkemiföreningar som kan halogeneras för att bilda reaktiva strukturer, inklusive karboransyra , en supersyra . Som ett exempel bildar karboraner användbara molekylära delar som tillför avsevärda mängder bor till andra biokemikalier för att syntetisera borinnehållande föreningar för borneutroninfångningsterapi för cancer.
Föreningar av B(I) och B(II)
Som förväntat av dess hydridkluster bildar bor en mängd olika stabila föreningar med formellt oxidationstillstånd mindre än tre. B2F4 . _ _ och B4Cl4 är väl karakteriserade
Binära metall-borföreningar, metallboriderna, innehåller bor i negativa oxidationstillstånd. Illustrativt är magnesiumdiborid (MgB2 ) . Varje boratom har en formell laddning −1 och magnesium tilldelas en formell laddning på +2. I detta material är borcentrumen trigonala plana med en extra dubbelbindning för varje bor, vilket bildar ark liknande kolet i grafit . Men till skillnad från hexagonal bornitrid, som saknar elektroner i de kovalenta atomernas plan, tillåter de delokaliserade elektronerna i magnesiumdiborid den att leda elektricitet som liknar isoelektronisk grafit. År 2001 visade sig detta material vara en högtemperatursupraledare . Det är en supraledare under aktiv utveckling. Ett projekt vid CERN för att tillverka MgB 2 -kablar har resulterat i supraledande testkablar som kan bära 20 000 ampere för tillämpningar med extremt hög strömdistribution, såsom den övertänkta versionen med hög ljusstyrka av den stora hadronkollideren .
Vissa andra metallborider har specialiserade applikationer som hårda material för skärande verktyg. Ofta har boret i borider fraktionerade oxidationstillstånd, såsom −1/3 i kalciumhexaborid (CaB 6 ).
Ur ett strukturellt perspektiv är de mest utmärkande kemiska föreningarna av bor hydriderna. Inkluderade i denna serie är klusterföreningarna dodekaborat ( B
12 H
2− 12 ), dekaboran (B 10 H 14 ) och karboanerna såsom C 2 B 10 H 12 . Karaktäristiskt innehåller sådana föreningar bor med koordinationstal större än fyra.