Nitridoborat
Nitridoborater är kemiska föreningar av bor och kväve med metaller. Dessa föreningar produceras typiskt vid hög temperatur genom att reagera hexagonal bornitrid (a-BN) med metallnitrider eller genom metatesreaktioner som involverar nitridoborater. Ett brett spektrum av dessa föreningar har gjorts med litium , alkaliska jordartsmetaller och lantanider , och deras strukturer har bestämts med hjälp av kristallografiska tekniker såsom röntgenkristallografi . Strukturellt sett är en av deras intressanta egenskaper närvaron av polyatomära anjoner av bor och kväve där geometrin och B–N-bindningslängden har tolkats i termer av π-bindning .
Många av de framställda föreningarna kan beskrivas som ternära föreningar av metallbor och kväve och exempel på dessa är Li 3 BN 2 , Mg 3 BN 3 , La 3 B 3 N 6 , La 5 B 4 N 9 . Det finns dock exempel på föreningar med mer än en metall, till exempel La 3 Ni 2 B 2 N 3 och föreningar som innehåller anjoner som Cl − , till exempel Mg 2 BN 2 Cl.
Strukturer och bindning
Undersökning av de kristallografiska data visar närvaron av polyatomära enheter bestående av bor och kväve. Dessa enheter har strukturer som liknar de för isoelektroniska anjoner, som har π-bundna strukturer. Bindningen i vissa av dessa föreningar är jonisk till sin karaktär, såsom Ca 3 [BN 2 ] 2 , andra föreningar har metalliska egenskaper, där bindningen har beskrivits i termer av π-bundna anjoner med extra elektroner i anti-bindande orbitaler som orsakar inte bara en förlängning av B–N-bindningarna utan utgör också en del av det fasta ledningsbandet. Den enklaste jonen BN n − är jämförbar med C
2− 2 -jonen, men försök att framställa föreningen CaBN analogt med CaC 2 -kalciumkarbid misslyckades. Bindningen av föreningar som innehåller den diatomiska BN-anjonen har förklarats i termer av elektroner som går in i antibindningsorbitaler och reducerar B-N-bindningsordningen från 3 (trippelbindning) i BN 2− till 2 (dubbelbindning) i BN 4− .
Vissa nitridoborater är saltliknande såsom Li 3 BN 2 , LiCa 4 [BN 2 ] 3 andra har en metallisk lyster, såsom LiEu 4 [BN 2 ] 3 . Bindningsberäkningar visar att energin för valensorbitalerna för metallatomer i grupp 2 och lantanidelement är högre än energin för bindningsorbitalerna i BN x-joner, vilket indikerar en jonliknande interaktion mellan en metallatom och en BN x -jon. Med lantanidföreningar där extra elektroner kommer in i antibindningsorbitalerna hos en jon kan det finnas ett mindre bandgap som ger föreningarna metallliknande egenskaper såsom lyster. Med övergångsmetaller kan d-orbitalerna likna energimässigt bindande orbitaler i BN-anjonerna, vilket tyder på kovalenta interaktioner.
| anjon | geometri | Typisk B–N-bindningslängd (pm) | BB-bindningslängd (pm) | isoelektronisk med | Exempel på föreningar |
|---|---|---|---|---|---|
| BN n − | linjär | 138–202 | CaNiBN,(Ca2 + Ni2 + BN4− ) ; LaNiBN, (La 3+ Ni 2+ BN 4− (e − )) | ||
| BN 3−2 _ |
linjär | 132–137 | [CN 2 ] 2− , CO 2 | Ca 3 (BN 2 ) 2 | |
| BN 6−3 _ |
trigonal plan | 145–149 |
BO 3− 3 , CO 2− 3 |
La6 ( BN3 ) O6 _ | |
| B 2 N 8− 4 |
plana | 147–150 | 177–182 | C 2 O 2− 4 |
La 3 B 2 N 4 , ((La 3+ ) 3 ( B 2 N 8− 4 )(e − )) |
| B 3 N 9− 6 |
plan eller stolsform | 144–151 | La 3 B 3 N 6 |
För jämförelseändamål anses följande vara typiska BN-bindningslängder
| Förening | B–N (pm) | Bond typ |
|---|---|---|
| Me 3 N·BBr 3 | 160,2 | enda |
| Me 3 N·BCl 3 | 157,5 | enda |
| Kubik BN | 157 | Enda |
| Hexagonal BN | 144,6 | avstånd mellan skikten viss π-bindning |
| B(NMe 2 ) 3 | 143,9 | viss π-bindning |
| Mes 2 BNBMes 2 | 134,5 | dubbelbindning |
| ( t -Bu )BN( t -Bu) | 125,8 | trippelbindning |