Boro e Aglomerados Deficientes em Elétrons

O boro forma uma notável família de hidretos e aglomerados deficientes em elétrons, cujas ligações de três centros e formas poliédricas são unificadas pelas regras de contagem de pares de elétrons esqueléticos.

Definition

Aglomerados deficientes em elétrons são espécies, exemplificadas pelos boranos, nas quais há poucos elétrons de valência para ligações convencionais de dois centros e dois elétrons, de modo que os átomos compartilham elétrons em ligações multicêntricas para formar estruturas de gaiola poliédricas.

Scope

Este tópico abrange a química de aglomerados de grupo principal deficientes em elétrons: os hidretos de boro (boranos) e suas ligações de três centros e dois elétrons, as famílias estruturais closo, nido e aracno, carboranos e metalaboranos, e as regras de pares de elétrons esqueléticos poliédricos de Wade–Mingos que preveem suas formas a partir da contagem de elétrons. Ele se concentra na ligação e estrutura dos aglomerados, em vez da química descritiva geral do bloco p.

Core questions

• Como os boranos podem ser estáveis apesar de terem poucos elétrons para ligações clássicas?
• O que é uma ligação de três centros e dois elétrons?
• Como as regras de Wade preveem as geometrias closo, nido e aracno?
• Como os carboranos e metalaboranos estendem as famílias estruturais dos boranos?

Key concepts

• Hidretos de boro (boranos)
• Ligações de três centros e dois elétrons
• Aglomerados closo, nido e aracno
• Regras de Wade
• Carboranos
• Metalaboranos

Key theories

Ligação de três centros e dois elétrons

Lipscomb demonstrou que os boranos utilizam ligações nas quais um único par de elétrons é compartilhado entre três átomos, permitindo que moléculas deficientes em elétrons se mantenham unidas sem elétrons suficientes para ligações ordinárias de dois centros.

Regras de pares de elétrons esqueléticos de Wade–Mingos

A contagem do número de pares de elétrons de ligação esqueléticos prevê se um aglomerado adota uma geometria closo, nido ou aracno derivada de um poliedro parental, unificando boranos, carboranos e muitos aglomerados metálicos.

Carboranos e extensão isolobal

A substituição de vértices de borano por carbono ou por fragmentos metálicos isolobais resulta em carboranos e metalaboranos que seguem as mesmas regras de contagem de elétrons, demonstrando a generalidade da ligação em aglomerados.

Clinical relevance

Os aglomerados de boro sustentam a terapia de captura de nêutrons de boro para o câncer, servem como ânions e ligantes fracamente coordenadores em catálise, e fornecem modelos para ligações deficientes em elétrons em toda a química.

History

Alfred Stock preparou e caracterizou os boranos pela primeira vez no início do século XX, e sua intrigante deficiência eletrônica foi resolvida pela análise de ligação de três centros de Lipscomb, reconhecida pelo Prêmio Nobel de 1976. As regras de contagem de elétrons de Wade de 1971, generalizadas por Mingos, então forneceram uma estrutura unificada para as estruturas dos aglomerados.

Key figures

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

Seminal works

• wade1971
• lipscomb1963
• greenwood1997

Frequently asked questions

O que significa para uma molécula ser deficiente em elétrons?

Uma molécula deficiente em elétrons tem menos elétrons de valência do que o necessário para formar as ligações usuais de dois elétrons entre cada par de átomos ligados, então ela deve deslocalizar elétrons sobre ligações multicêntricas, como os boranos fazem com ligações de três centros e dois elétrons.

Como as regras de Wade preveem a forma de um aglomerado?

Ao contar os pares de elétrons de ligação esqueléticos e comparar esse número com o número de vértices, as regras indicam se o aglomerado é um poliedro completo (closo) ou se falta um (nido) ou dois (arachno) vértices, fixando sua geometria.