Buka menu utama

Borana (juga mempunyai nama sistematis trihidroboron), dan nama lain borina, adalah suatu senyawa anorganik dengan rumus kimia BH3. Ini adalah gas yang tidak berwarna yang hanya bertahan pada temperatur tinggi atau dalam pengenceran. Borana adalah anggota paling sederhana dari kelompok boran.

Borana
Rumus struktur borana
Model bola dan batang borana
Model ruang terisi borana
Nama
Nama IUPAC (sistematis)
borana (substitutif)
trihidridoboron (aditif)
Nama lain
  • borina
  • boron trihidrida
Penanda
Model 3D (JSmol)
ChEBI
ChemSpider
Referensi Gmelin 44
Sifat
BH3
Massa molar 13,83 g·mol−1
Penampilan gas tak berwarna
terhidrolisis
Kelarutan dalam Amonia 3,2 mol L−1
Termokimia
Entropi molar standar (So) 187,88 kJ mol−1 K−1
Entalpi pembentukan standarfHo) 106,69 kJ mol−1
Struktur
D3h
trigonal planar
trigonal planar
0 D
Senyawa terkait
Kecuali dinyatakan lain, data di atas berlaku pada temperatur dan tekanan standar (25 °C [77 °F], 100 kPa).
Sangkalan dan referensi

SejarahSunting

Pada tahun 1937, penemuan karboniltrihidridoboron, suatu hasil reaksi adisi borana dengan karbon monoksida di antara hasil adisi borana lainnya, memainkanperan penting dalam eksplorasi kimia boran "normal" pada waktu itu ketika ikatan dua elektron tiga pusat belum diketahui.[1] Namun, penemuan ini juga menyiratkan adanya borana, dan hal tersebut tidak sampai beberapa tahun kemudian bahwa bukti langsung teramati.

Sifat kimiaSunting

Preparasi molekul BH3Sunting

Matriks produk atom boron yang diisolasi menggunakan ablasi laser dengan hidrogen membentuk BH3 sebagai konstituen minor disertai B2H6, diborane dan kompleks BH(H2).[2] Penelitian diborana fasa gas telah mendeteksi monomer BH3.

StrukturSunting

Struktur BH3 adalah trigonal planar (simetri molekul D3h) dengan panjang ikatan B–H yang ditentukan secara eksperimental adalah 119 pm.[3] Ini sama dengan panjang ikatan B–H terminal dalam diborana(6). Perilaku dominan borana adalah dimerisasinya untuk membentuk diborana, seperti ditunjukkan oleh entalpi reaksi, yang diperkirakan mendekati -40 kkal/mol.[4] Untuk reaksi eksoterm semacam ini, konsentrasi BH3 dalam larutan menjadi tidak berarti.

 

KeamfoteranSunting

Meskipun borana secara prinsip adalah asam Lewis, banyak hasil adisi 1:1 yang dibuat dari diborana melalui pertukaran ligan pada hasil adisi yang sudah ada.

 

Urutan kestabilan berikut yang diestimasi secara spektroskopis dan termokimia adalah:[5]

 

BH3 mempunyai karakteristik asam lemah (donor belerang lebih stabil daripada donor oksigen).[5]

Gugus boril (-BH2) dalam boran seperti borana dapat mengasimilasi pusat hidrogen lainnya ke dalam molekul melalui ionisasi

 [6]

Oleh karena menangkap proton (H+), borana mempunyai karakter basa. Asam konjugatnya adalah (η-dihidrogen)dihidridoboron(1+) ([BH2(η-H2)]+). Harus dicatat bahwa ini merupakan kompleks Kubas, [BH2(η-H2)]+ yang dengan cepat terdekomposisi dan melepaskan dihidrogen. Borana tidak membentuk larutan akuatikyang stabil karena mengalami hidrolisis.

 [7]

Borana sebagai intermediat reaktifSunting

Satu contoh di mana molekul BH3 diyakini sebagai senyawa antara suatu reaksi adalah dalam pirolisis diborana yang menghasilkan boran:[5]

 
  (tahap penentu laju reaksi)
 
 
 

Tahapan lebih lanjut menghasilkan boran yang lebih tinggi, dengan B10H14 sebagai produk akhir yang paling stabil disertai kontaminasi dengan material polimer, dan sedikit B20H26.

Contoh lain adalah reaksi hidroborasi, yang mana "diborana" ditambahkan ke dalam alkena. Dalam reaksi ini, baik disosiasi diborana membentuk BH3 sebagai senyawa antara maupun pembukaan satu jembatan B–H–B akan menghasilkan satu atom boron yang kekurangan elektron.[8] Adisi ke alkena berlangsung cepat, kuantitatif dan dapat balik. Adisi ini bersifat anti-Markovnikov, yang mengatakan bahwa boron mengadisi atom C yang kurang tersubstitusi, serangan yang terjadi pada sisi molekul yang kurang terhalang.

Sifat kelarutan diboranaSunting

Diborana larut dalam dietil eter dan diglima (diglyme) dan berada sebagai dimer. Dalam tetrahidrofuran, THF, ia berada sebagai hasil adisi 1:1, THF•BH3.[9] Larutan diborana dalam THF tersedia secara komersial sebagai suatu laruta kompleks DMS.[8]Gas borana, diborana(6) larut dalam senyawa polar seperti amina dan tetrahidrofuran. Sifat pelarutan diborana ini membuatnya banyak digunakan dalam laboratorium kimia, contohnya, sebagai pereaksi dalam pembuatan etilborana.

Borana tersedia secara komersial sebagai hasil adisi asam-basa Lewis dengan berbagai ligan, termasuk larutan borana dimetilsulfida, amonia borana (dan amina lainnya), serta borana tetrahidrofuran. Borana memiliki kelarutan dalam amonia cair sebesar 3,2 mol.L−1, lebih dari itu ia akan mengendap sebagai amoniat. Setiap percobaan untuk mendeamoniat kristal produk secara termal, hanya mengakibatkan dekomposisi.

KeasamanSunting

Gugus boril (-BH2) dalam boran seperti borana, dapat mengasimilasi pusat hidroksil ke dalam the molekul dengan cara ionisasi, penggantian hidrida dengan suatu oksida adalah:

 

Oleh karena tangkapan hidroksida (OH) ini, borana memiliki karakter asam Arrhenius. Borana dapat menangkap tiga hidroksida. Produk hidroksilasinya adalah borinat (H2BO), boronat (HBO2−2), dan borat (BO3−3). Borana tidak membentuk larutan akuatik yang stabil karena mengalami hidrolisis

 

Reaksi kimiaSunting

Pada perlakuan dengan basa standar, borana berubah menjadi tetrahidroksiborat dan gas hidrogen. Dengan basa kuat, ia dapat mengalami deprotonasi menghasilkan BH2. Reduksi borana menghasilkan unsur boron. Oksidasi borana menghasilkan boranatriol. Borana yang tak tersolvasi berada dalam kesetimbangan dengan diborana(6), dan menjadi spesies yang dominan seiring dengan kenaikan temperatur. Akibat dari kesetimbangan ini, borana dan diborana(6) sering dianggap ekivalen secara kimia. Reaksi memerlukan borana sebagai lawan dari diborana(6), dan harus dilakukan dalam larutan. Pelarut yang umum antara lain tetrahidrofuran dan dimetil sulfida.

Ketika diberi perlakuan dengan amonia, terbentuk kompleks antara amonia dan borana, H3NBH3. Pemanasan kompleks ini akan menghasilkan borazina (borazine), (HBNH)3, suatu senyawa anorganik.[10]

Sebagai spesies yang kekurangan elektron, borana membentuk kompleks dengan basa Lewis. Kompleks yang penting adalah dengan THF dan dimetil sulfida, keduanya berupa cairan yang populer sebagai reduktor dalam kimia organik. Dalam kompleks 1:1 ini, diasumsikan boron membentuk geometri tetrahedral, yang terikat pada tiga hidrida dan basa Lewis (THF atau Me2S). Adduct THF biasanya dibuat sebagai larutan 1:5 dalam THF. Adduct ini sangat stabil jika disimpan dalam nitrogen pada temperatur ruang.

ProduksiSunting

Terdapat dua metode untuk memproduksi borana. Salah satu metode umum adalah reaksi pemecahan diboran dengan dimetil sulfida. Metode lain adalah oksidasi parsial garam boranuida (bahasa Inggris: boranuide) dalam larutan borana koordinasi seperti trimetilamina.

PenggunaanSunting

Hasil adisi borana banyak digunakan dalam sintesis organik untuk hidroborasi, di mana BH3 ditambahkan pada ikatan C=C dalam alkena untuk menghasilkan trialkilborana:

 

Reaksi ini adalah reaksi regioselektif, dan produk trialkil borana dapat diubah menjadi turunan senyawa organik yang bermanfaat. Dengan alkena dalam jumlah besar, dapat dibuat spesies seperti [HBR2]2, yang juga merupakan pereaksi yang berguna dalam aplikasi khusus. Borana dimetilsulfida lebih stabil daripada hasil adisi THF terhadap borana.[11]

ReferensiSunting

  1. ^ Burg, Anton B.; Schlesinger, H. I. (May 1937). "Hydrides of boron. VII. Evidence of the transitory existence of borine (BH3): Borine carbonyl and borine trimethylammine". Journal of the American Chemical Society. 59 (5): 780–787. doi:10.1021/ja01284a002. 
  2. ^ Tague, Thomas J.; Andrews, Lester (1994). "Reactions of Pulsed-Laser Evaporated Boron Atoms with Hydrogen. Infrared Spectra of Boron Hydride Intermediate Species in Solid Argon". Journal of the American Chemical Society. 116 (11): 4970–4976. doi:10.1021/ja00090a048. ISSN 0002-7863. 
  3. ^ Kawaguchi, Kentarou (1992). "Fourier transform infrared spectroscopy of the BH3 ν3 band". The Journal of Chemical Physics. 96 (5): 3411. doi:10.1063/1.461942. ISSN 0021-9606. 
  4. ^ Page, M.; Adams, G.F.; Binkley, J.S.; Melius, C.F. (1987), "Dimerization energy of borane", J. Phys. Chem., 91: 2675–2678, doi:10.1021/j100295a001 
  5. ^ a b c Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997), Chemistry of the Elements (edisi ke-2nd), Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN 0-7506-3365-4 
  6. ^ Rasul, Golam; Prakash, Surya G. K.; Olah, George A. (18 August 1999). "Complexes of CO2, COS, and CS2 with the Super Lewis Acid BH+4 Contrasted with Extremely Weak Complexations with BH3: Theoretical Calculations and Experimental Relevance". Journal of the American Chemical Society. ACS Publications. 121 (32): 7401–7404. doi:10.1021/ja991171a. 
  7. ^ d'Ulivo, Alessandro (May 2010). "Mechanism of generation of volatile species by aqueous boranes: Towards the clarification of most controversial aspects". Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy. Elsevier. 65 (5): 360–375. doi:10.1016/j.sab.2010.04.010. 
  8. ^ a b George A. Olah; Arpad Molner (2003), Hydrocarbon Chemistry (edisi ke-2nd), Wiley-Blackwell, ISBN 978-0471417828 
  9. ^ Brown, H. C.; Chandrasekharan, J.; Wang, K. K. (1983). "Hydroboration-kinetics and mechanism". Pure and Applied Chemistry. 55 (9): 1387–1414. doi:10.1351/pac198355091387. ISSN 0033-4545. 
  10. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). "Chapter 13: The Group 13 Elements". Inorganic Chemistry (edisi ke-3rd). Pearson. hlm. 336. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  11. ^ Kollonitisch, J. (1961), "Reductive Ring Cleavage of Tetrahydrofurans by Diborane", J. Am. Chem. Soc., 83: 1515, doi:10.1021/ja01467a056