Boron dan Kluster Kekurangan Elektron

Boron membentuk famili hidrida dan kluster kekurangan elektron yang luar biasa, di mana ikatan tiga-pusat dan bentuk polihedralnya disatukan oleh aturan penghitungan pasangan elektron kerangka.

Definition

Kluster kekurangan elektron adalah spesies, yang dicontohkan oleh borana, di mana terdapat terlalu sedikit elektron valensi untuk ikatan dua-pusat dua-elektron konvensional, sehingga atom-atom berbagi elektron melalui ikatan multi-pusat untuk membentuk struktur sangkar polihedral.

Scope

Topik ini mencakup kimia kluster golongan utama yang kekurangan elektron: hidrida boron (borana) dan ikatan tiga-pusat dua-elektronnya, famili struktural closo, nido, dan arachno, karborana dan metalaborana, serta aturan polihedral-kerangka-pasangan-elektron Wade–Mingos yang memprediksi bentuknya dari jumlah elektron. Fokusnya adalah pada ikatan dan struktur kluster daripada kimia deskriptif umum blok-p.

Core questions

• Bagaimana borana dapat stabil meskipun memiliki terlalu sedikit elektron untuk ikatan klasik?
• Apa itu ikatan tiga-pusat dua-elektron?
• Bagaimana aturan Wade memprediksi geometri closo, nido, dan arachno?
• Bagaimana karborana dan metalaborana memperluas famili struktural borana?

Key concepts

• Hidrida boron (borana)
• Ikatan tiga-pusat dua-elektron
• Kluster closo, nido, dan arachno
• Aturan Wade
• Karborana
• Metalaborana

Key theories

Ikatan tiga-pusat dua-elektron

Lipscomb menunjukkan bahwa borana menggunakan ikatan di mana sepasang elektron tunggal dibagi di antara tiga atom, memungkinkan molekul yang kekurangan elektron untuk tetap bersatu tanpa cukup elektron untuk ikatan dua-pusat biasa.

Aturan pasangan-elektron-kerangka Wade–Mingos

Menghitung jumlah pasangan elektron ikatan kerangka memprediksi apakah suatu kluster mengadopsi geometri closo, nido, atau arachno yang berasal dari polihedron induk, menyatukan borana, karborana, dan banyak kluster logam.

Karborana dan perluasan isolobal

Mengganti verteks borana dengan karbon atau dengan fragmen logam isolobal menghasilkan karborana dan metalaborana yang mengikuti aturan penghitungan elektron yang sama, menunjukkan generalitas ikatan kluster.

Clinical relevance

Kluster boron mendasari terapi penangkapan neutron boron untuk kanker, berfungsi sebagai anion dan ligan yang berkoordinasi lemah dalam katalisis, dan menyediakan model untuk ikatan kekurangan elektron di seluruh bidang kimia.

History

Alfred Stock pertama kali menyiapkan dan mengkarakterisasi borana pada awal abad kedua puluh, dan kekurangan elektronnya yang membingungkan diselesaikan oleh analisis ikatan tiga-pusat Lipscomb, yang diakui dengan Hadiah Nobel tahun 1976. Aturan penghitungan elektron Wade tahun 1971, yang digeneralisasi oleh Mingos, kemudian menyediakan kerangka terpadu untuk struktur kluster.

Key figures

• Alfred Stock
• William Lipscomb
• Kenneth Wade
• Michael Mingos

Seminal works

• wade1971
• lipscomb1963
• greenwood1997

Frequently asked questions

Apa artinya suatu molekul kekurangan elektron?

Molekul yang kekurangan elektron memiliki elektron valensi yang lebih sedikit daripada yang dibutuhkan untuk membentuk ikatan dua-elektron biasa antara setiap pasangan atom yang berikatan, sehingga harus mendelokalisasi elektron melalui ikatan multi-pusat, seperti yang dilakukan borana dengan ikatan tiga-pusat dua-elektron.

Bagaimana aturan Wade memprediksi bentuk kluster?

Dengan menghitung pasangan elektron ikatan kerangka dan membandingkan jumlah tersebut dengan jumlah verteks, aturan tersebut menunjukkan apakah kluster tersebut adalah polihedron lengkap (closo) atau kekurangan satu (nido) atau dua (arachno) verteks, sehingga menentukan geometrinya.