Deltaéderek: szabályos háromszögekkel határolt szabályos testek

Az előadások a következő témára: "Deltaéderek: szabályos háromszögekkel határolt szabályos testek"— Előadás másolata:

1 Deltaéderek: szabályos háromszögekkel határolt szabályos testek

2 Boránok Klozo-nido-arachno boránok a B4 - B12 sorozatokban.

3 Nagyobb bóratomszámú boránok szintézise
- NaB3H8 pirolízise 435 K-en boránok keverékét adja (pl. B5H9, B6H62-, B10H102-, és B12H122-.)

4 Lokalizált kötések az egyszerűbb borán klaszterekben
A kisebb bóratomszámú nyitott szerkezetek leírhatók 2c-2e és 3c-2e kötésekkel. A deltaéderek B-H egységekből épülnek fel, melyekből mindegyik 2 elektronnal járul hozzá a klaszter vázának kialakításához.

5 Borán klaszterek - Wade szabályok I
A különböző borán klaszterek alakját a klasztert összetartó vázelektronpárok számából lehet a Wade szabályok segítségével meghatározni. Ezek a szabályok érvényesek a főcsoportbeli elemek és átmeneti fémek alkotta elektronhiányos klaszterek számos képviselőjére is. A vázelektronpárok (skeletal electron pairs = SEP) számát a következő módon lehet meghatározni: 1. A vegyérték elektronok számának a meghatározása (pl. 3 el. B per atom és 1 el. per H atom), majd a töltéseknek megfelelően hozzáadva vagy levonva elektronszámot Minden BH (vagy CH) egységnél le kell vonni 2 el-t (a s- kötés nem járul hozzá a vázelektron populációhoz). A kapott elektronszámot elosztjuk 2-vel, így kapjuk a SEP értéket, mely egy adott tagszámnál meghatározza a klaszter típusát

6 Borán klaszterek - Wade szabályok II
4. Ha egy n csúccsal (n B atommal) rendelkező klaszter kötő MO készletének feltöltéséhez n + 1 ep. szükséges (ennyi a számolt érték), akkor ez egy klozo klaszter: pl. oktaéder (B6H62-) és ikozaéder (B12H122-) 7, ill. 13 el. párral. 5. Ha n + 1 az el. Párok száma és n – 1a B atomoké, a klaszter a klozo szerkezetből egy csúcs elvonásával származtatható, és ez egy nido klaszter. Ha n + 1 az el. párok száma és n - 2 a B atomoké, a klaszternek 2 hiányzó csúcsa van, és ez egy arachno klaszter. Az egyszerű elmélet nem mondja meg egyértelműen, hogy mely csúcsok hiányoznak. Ha több, mint n B atom van, és n + 1 el. pár, az extra B atomok a „capping” pozíciókban helyezkednek el a deltaéder háromszögek felett.

7 Bórhidrid klaszterek osztályozása
Típus Képlet El. pár Példa klozo [BnHn]2- n + 1 B12H122- nido B4Hn+4 n + 2 B5H9 arachno B4Hn+6 n + 3 B4H10 hifo B4Hn+8 n + 4 -

8 Wade szabályok alkalmazása
Mit jósolnak a Wade szabályok B5H11 szerkezetéről? A teljes electronszám = (5 x 3) + (11 x 1) = 26. Levonunk (5 x 2) electront az 5 BH egységre, igy kapunk 16 elektront, vagyis 8 el. párt, a szerkezet tehát egy héttagú klozo szerkezetből (egy pentagonális bipiramisból) származtatható. Mivel csak 5 B atom van, a származtatás 2 csúcs elvételét jelenti, így a klaszter arachno típusú. A Wade szabályok nem mondják meg, hogy melyik kettő csúcs hiányzik.

9 A B6H62- kötésrendszere 1 A B6H62- anion 6 B-H egységét elhelyezzük egy oktaéderes szimmetriájú (Oh) térben. A lokalizált B-H kötőpályákat (sBH) feltöltjük 2-2 elektronnal, marad 3 pálya. Egy ezekből egy radiális, a B6 kalitkába irányuló, kettő tengelyirányú, a klaszter felületén lévő pálya. A bóratom maradék két elektronja egyelőre a radiális pályára kerül.

10 A B6H62- kötésrendszere 2 A 6 B-H fragment pályáiból 18 MO kombinálható, melyből 7 kötő MO. A maradék 11 nemkötő vagy lazító MO. Mindegyik B-H egység 2 elektronnal járul hozzá a váz összetartásához (6x2=12), és ta 2- töltés adja a 2 extra elektront (12+2=14, ami pontosan elegendő a 7 kötő MO feltöltéséhez).

11 MO diagram

12 Hidroborát anionok A B6H62- Brönsted bázisként is viselkedhet (pKb = 7.0). A hozzáadott proton általában egy m3-hídként kötődik meg valamelyik lapon. 1H- és 11B NMR mérések alapján a B6H7- anionban minden BH csoport ekvivalens, vagyis a proton “körbesétál” az oktaéder külső felületén.

13 Nido-B5H9

14 Dikarbaboránok A B4H10 és B5H9 boránok acetilénekkel reagáltatva (RC≡CR) klsztebővüléssel dikarbaboránokká alakíthatók. A Wade szabályok szerint, a CH egységek 3 elektronnal járulnak hozzá a váz el.- populációjához, ezért nincs szükség 2 negatív töltésre. Tehát a klozo dikarbaboránok semlegesek.

15 Egy dikarbaborán, mely nem rendelkezik deltaéder szerkezettel
A deltaéder szerkezetekre a Wade szabályok csak a 12-csúcsos ikozaéderig alkalmazhatók. The hidroborát dianionok (BnHn2- ) nem ismeretesek n > 12 tagszámmal. Azonban 2003, egy 13 csúcsú klozo-dikarbaborán előállításáról ezámoltak be.

16 A szintézis

17 Karbaboránok A kapott poliéder nem deltaéder (mint a dokozaéder), inkább egy henikozaéder (egy négyszög lappal).

18

19

20

21

22

23

24

25

26