Борогидриды (боранаты, тетрагидридобораты, тетрагидробораты) — неорганические комплексные соединения, содержащие группу борогидридную [BH4]-.
Свойства
Борогидридная группа [BH4]- имеет тетраэдрическую пространственную конфигурацию, а связи B-H имеют одинаковую длину 0,12-0,13 нм. Связь между борогидридной группой и ионом металла может быть ионной (для щелочных и щелочноземельных металлов) или ковалентной (для бериллия, алюминия и переходных металлов).
Ионные борогидриды
Борогидриды с ионной связью представляют собой бесцветные гигроскопичные кристаллические вещества, растворимые в воде, жидком аммиаке и ряде полярных растворителей, особенно в эфирах этиленгликолей. С молекулами растворителей образуют очень прочные сольваты, включающие до 4 молекул растворителя на 1 молекулу борогидрида.
Водные растворы ионных борогидридов гидролизуются с выделением водорода. Быстрее всего гидролизуются борогидриды щелочных металлов:
N a [ B H 4 ] + 4 H 2 O → N a O H + H 3 B O 3 + 2 H 2 ↑ {displaystyle {mathsf {Na[BH_{4}]+4H_{2}O ightarrow NaOH+H_{3}BO_{3}+2H_{2}uparrow }}}Гидролиз несколько замедляется в щелочной среде. Борогидриды разлагаются спиртами:
N a [ B H 4 ] + 4 C H 3 O H → N a [ B ( O C H 3 ) 4 ] + 2 H 2 ↑ {displaystyle {mathsf {Na[BH_{4}]+4CH_{3}OH ightarrow Na[B(OCH_{3})_{4}]+2H_{2}uparrow }}}Ионные борогидриды проявляют сильные восстановительные свойства, медленно окисляются на воздухе.
Ковалентные борогидриды
Борогидриды с ковалентной связью являются кристаллическими или жидкими веществами, растворимыми в жидком аммиаке и полярных органических растворителях. Молекулы ковалентных борогидридов содержат трёхцентровые двухэлектронные мостиковые связи Me-H-B. В отличие от ионных борогидридов, ковалентные борогидриды существенно менее стабильны, существуют при низких температурах или в виде сольватов. Они энергично разлагаются водой и кислотами, активно окисляются воздухом вплоть до самовоспламенения.
Существуют двойные соли борогидридов щелочных и переходных металлов, например, Na[Zn(BH4)]3, K2[Ti(BH4)6].
Получение
К способам синтеза борогидридов относятся:
- Реакция диборана с соединениями щелочных металлов (гидридами, амидами, гидроксидами, алкоголятами и др.):
- Реакция гидридов металлов с галогенидами бора, эфирами борной кислоты, боратами и др.:
- Обменная реакция борогидридов щелочных металлов с галогенидами переходных металлов:
Количественный анализ борогидридов проводят следующими способами:
- Определение объёма водорода, выделяющегося при разложении борогидридов соляной кислотой:
- Титрование с использованием окислителей
- Аргентометрически
- Восстановление солей переходных металлов
Применение
Борогидриды применяют:
- в препаративном органическом синтезе в качестве восстановителей карбонильной, нитро- и C=N групп
- для получения высокодисперсных металлических катализаторов
- для синтеза гидридов, например, гидридов германия, олова, мышьяка, сурьмы
- для синтеза соединений бора
- в аналитической химии как восстановители