El diborano (2) , también conocido como diboreno , es un compuesto inorgánico con la fórmula B 2 H 2 . El número 2 en diborano(2) indica el número de átomos de hidrógeno unidos al complejo de boro . Hay otras formas de diborano con diferentes números de átomos de hidrógeno, incluidos el diborano (4) y el diborano (6) .
El diborano(2) es una molécula altamente reactiva que se descompone rápidamente, lo que hace que su estudio experimental en condiciones ambientales sea un desafío. Para observar el diborano(2) experimentalmente, se requieren condiciones de alto vacío y baja temperatura utilizando técnicas de aislamiento de matrices , como atrapar la molécula en matrices inertes como neón o argón . [1] [2] Como resultado de estas difíciles condiciones de síntesis, sus propiedades y comportamiento se han estudiado predominantemente utilizando modelos teóricos y simulaciones computacionales .
El diboreno también se refiere a una serie de moléculas con la fórmula R:(BH)=(BH):R o RB=BR donde R es un grupo orgánico . [3] [4] Los derivados de diboreno son relativamente estables y pueden almacenarse a temperatura ambiente en condiciones inertes. Se han sintetizado y caracterizado experimentalmente y han demostrado potencial en una variedad de aplicaciones.
El primer experimento que condujo a la síntesis de diborano (2) fue mediante la ablación con láser pulsado de boro en una atmósfera mixta de gas hidrógeno y argón . [1] Al enfriar la mezcla, el gas argón se convirtió en un sólido , estabilizando así los diboranos atrapados. La reacción implicó la unión de dos monohidruros de boro para formar diborano (2), siendo la reacción exotérmica de 117 kcal/mol. El diborano(2) se caracterizó por una banda ancha con un pico agudo a 2679,9 cm –1 , correspondiente al modo de estiramiento antisimétrico de BH.
Después de este experimento, han existido otros métodos de preparación de diborano(2) mediante la descomposición de B 2 H 6 gaseoso mediante fotoionización , bombardeo de electrones , irradiación X , reacciones a alta temperatura y vaporización con láser pulsado . [2]
Dado que los derivados del diboreno son más estables que el diborano(2), se han utilizado varios métodos para sintetizarlos. Se han obtenido principalmente haciendo reaccionar compuestos de diboro con moléculas orgánicas y reduciendo precursores que contienen boro . [5] [6] Además, el grupo diboreno puede protegerse mediante un ligando adecuado , que evita otras reacciones secundarias. [7]
Se ha utilizado una combinación de datos experimentales y teóricos para determinar la estructura y propiedades del diborano(2).
Los datos teóricos encontraron que la molécula tiene una conformación de estado fundamental de 3 Σ - g , lo que indica una orientación particular con triple simetría rotacional y un plano de espejo vertical . [8] Mantiene su estructura cuando se gira 180 grados alrededor de un eje perpendicular al plano del espejo y tiene un grupo de puntos de simetría D ∞ h .
Estos datos teóricos fueron confirmados experimentalmente, que encontraron que la molécula era lineal con un estado fundamental triplete , como lo revela la resonancia paramagnética de electrones . [2] El estudio señaló que la molécula es similar al acetileno , con un electrón eliminado de cada uno de los orbitales moleculares pi. Por tanto, el diagrama de orbitales moleculares contiene electrones en tres orbitales ; incluyendo un orbital de enlace sigma con electrones emparejados en el nivel de energía más bajo, y dos orbitales de enlace pi degenerados , cada uno de los cuales tiene un electrón desapareado. Por tanto, el enlace BB tiene un carácter de doble enlace parcial, lo que explica la alta reactividad de estos compuestos.
Los diboronos tienen aplicaciones potenciales en ciencia de materiales , catálisis y química de energía sostenible .
Según estudios teóricos, el diborano(2) tiene aplicaciones potenciales en nanodispositivos . Se predice que las nanocintas de diborano (2) son estructuralmente estables y semiconductoras debido a su capacidad de sintonización de banda flexible. [9] Otro estudio teórico desarrolló una técnica basada en la optimización para diseñar y analizar un sistema de B 2 H 2 que utiliza biomasa para producir hidrógeno, y descubrieron que podría ser una opción viable para un sistema energético sostenible. [10]
Los derivados de diboreno se han utilizado ampliamente en catálisis. Se ha descubierto que catalizan reacciones de hidroboración , siendo la reacción quimioselectiva . [11] Además, los diborenos pueden sufrir reacciones de metátesis cruzada inorgánica-orgánica para producir un complejo dopado con B,N. [12]