Tetraidruroborato

Tetraidruroborato
Modello dell'anione tetraidruroborato
Modello dell'anione tetraidruroborato
Nome IUPAC
Tetraidruroborato(1–), boranuide
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolareBH4−
Massa molecolare (u)14,84
Indicazioni di sicurezza
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Tetraidruroborato è il nome dell'anione di formula BH4−. Altri nomi per questa specie sono boroidruro e tetraidroborato, entrambi ancora usati anche se considerati obsoleti dalla IUPAC.[1] BH4− è una specie tetraedrica, isostrutturale con le specie isoelettroniche CH4 e NH4+. La distanza B–H è di 126 pm. I termini boroidruro e tetraidruroborato sono usati anche per designare anioni derivati, che hanno formula generale BH4-nXn−, come ad esempio il cianoboroidruro (B(CN)H3−) e il trietilboroidruro (B(C2H5)3H−).

L'anione BH4− è presente in molti sali; i più importanti sono il boroidruro di sodio e il boroidruro di litio. Questi composti sono largamente usati come riducenti in sintesi organica.[2][3]

Storia

Il sale di litio dell'anione BH4− fu descritto nel 1940 da Hermann Irving Schlesinger e Herbert C. Brown.[4] In seguito furono sintetizzati altri sali dei metalli alcalini, preparati secondo la reazione:[5]

2MH + B2H6 → 2MBH4     (M = Li, Na, K, ecc.)

Sintesi

In laboratorio i sali contenenti lo ione BH4− si possono preparare a partire da diborano o da trifluoruro di boro.[2] Ad esempio:

2LiH + B2H6 → 2LiBH4
4LiH + BF3 → LiBH4 + 3LiF

Industrialmente ci sono due processi per sintetizzare l'anione BH4−. In entrambi i casi viene isolato il sale di sodio:[3]

4NaH + B(OCH3)3 → NaBH4 + 3NaOCH3
Na2B4O7 • 7SiO2 +16Na +8H2 → 4NaBH4 + 7Na2SiO3

I sali formati con i metalli alcalini sono composti ionici di colore bianco, con punto di fusione elevato, sensibili all'umidità ma non all'ossigeno. Con metalli di transizione, lantanoidi e attinidi si formano composti covalenti, con basso punto di fusione o liquidi, facilmente volatili. I composti formati con i metalli alcalino terrosi hanno caratteristiche intermedie tra covalente e ionico.[6][7]

Proprietà di coordinazione

Schema della struttura del composto Al(BH4)3. Ogni anione BH4− è coordinato η2, cioè tramite due atomi di idrogeno.
Modello del composto Zr(BH4)4. Ogni anione BH4− è coordinato η3, cioè tramite tre atomi di idrogeno.

Pur essendo in genere considerato sostanzialmente non coordinante, l'anione BH4− ha una chimica di coordinazione molto ricca.[8][9] BH4− può utilizzare legami a tre centri e due elettroni B–H–M per coordinarsi ad un metallo poco elettropositivo, e può farlo utilizzando uno, due o tre atomi di idrogeno (coordinazione η1, η2 o η3). Sono noti anche complessi contenenti anioni BH4− coordinati in modo differente (ad esempio [U(η2-BH4)(η3-BH4)2(dimetilfosfinoetano)2]) e casi dove BH4− può fungere da legante a ponte tra due metalli.[2][8]

Note

Bibliografia

  • (EN) M. Besora e A. Lledós, Coordination Modes and Hydride Exchange Dynamics in Transition Metal Tetrahydroborate Complexes, in Structure and Bonding, vol. 130, 2008, pp. 149–202, DOI:10.1007/430_2007_076.
  • (EN) N. G. Connelly, T. Damhus, R. M. Hartshorn e A. T. Hutton (a cura di), Nomenclature of Inorganic Chemistry - IUPAC Recommendations 2005 (PDF), Cambridge, UK, RCS Publishing, 2005, ISBN 0-85404-438-8.
  • (EN) N. N. Greenwood e A. Earnshaw, Chemistry of the elements, 2ª ed., Oxford, Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4.
  • (DE) A. F. Holleman e N. Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, Berlino, Walter de Gruyter, 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.
  • (EN) T. J. Marks e J. R. Kolb, Covalent transition metal, lanthanide, and actinide tetrahydroborate complexes, in Chem. Rev., vol. 77, n. 2, 1977, pp. 263–293, DOI:10.1021/cr60306a004.
  • (EN) P. Rittmeyer e U. Wietelmann, Hydrides, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, 2002, DOI:10.1002/14356007.a13_199.
  • (EN) H.C. Schlesinger e H.R. Brown, Metallo Borohydrides. III. Lithium Borohydride, in J. Am. Chem. Soc., vol. 62, n. 12, 1940, pp. 3429-3435, DOI:10.1021/ja01869a039.
  • (EN) H.C. Schlesinger, H.R. Brown e L.R. Hoekstra, Reactions of Diborane with Alkali Metal Hydrides and Their Addition Compounds. New Syntheses of Borohydrides. Sodium and Potassium Borohydrides, in J. Am. Chem. Soc., vol. 75, n. 1, 1953, pp. 199–204, DOI:10.1021/ja01097a053.
  • (EN) A. Züttel, A. Borgschulte e S.-I. Orimo, Tetrahydroborates as new hydrogen storage materials, in Scripta Materialia, vol. 56, n. 10, 2007, pp. 823-828, DOI:10.1016/j.scriptamat.2007.01.010.

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