العلومالكيمياءالكيمياء غير العضوية

عشاري البوران – B10H14

في الكيمياء إن مركب عشاري البوران (Decaborane) والذي يمتلك الصيغة الكيميائية التالية (B10H14)، هو عبارة عن واحد من عدة مركبات ثنائية مستقرة من البورون والهيدروجين، وقد تم تصنيعه لأول مرة في عام 1962 ميلادي عن طريق عملية الانحلال الحراري للديبوران (C2H6)، كما ويمتلك رائحة عفنة مميزة لهيدرات البورون، ومثل الآخرين فهو سام للجهاز العصبي المركزي، ولقد تم استخدامه من أجل زرع البورون في أشباه الموصلات، وكمحفز للبلمرة، وكمضاف لوقود الصواريخ.

 

عشاري البوران

 

إن عشاري البوران هو عبارة عن مركب متعدد الاستخدامات يعمل بمثابة مقدمة شائعة من أجل تخليق هيدرات البورون الأخرى والمواد النانوية لمركب نتريد البورون ومواد أشباه الموصلات الأخرى، كما أنه يمتلك عدة تطبيقات في تخزين الهيدروجين الكيميائي، وعلاج التقاط البورون النيوتروني (BNCT) للخلايا السرطانية، وترسب الأغشية الرقيقة، ووقود الصواريخ عالي الأداء (بمثابة مادة مضافة).

 

عشاري البوران هو عبارة عن مركب بلوري أبيض وهو أحد مجموعات هيدريد البورون الرئيسية، وهو يعد عبارة عن هيكل مرجعي وكمقدمة لهيدرات البورون الأخرى، كما أن عشاري البوران عبارة عن مادة سامة ومتطايرة وتمتلك رائحة كريهة، وتشبه الخصائص الفيزيائية لها تلك الخاصة بكلا من النفثالين والأنثراسين وكلها عبارة عن ثلاثة مواد صلبة عديمة اللون متطايرة.

 

إن التسامي هو الطريقة الشائعة للتنقية، وعشاري البوران هو عبارة عن مادة قابلة للاشتعال بدرجة كبيرة ولكنه مثل هيدرات البورون الأخرى، يحترق بلهب أخضر لامع، كما أنه غير حساس للهواء الرطب، على الرغم من أنه يتحلل في الماء المغلي، ويطلق غاز الهيدروجين ويعطي محلول حمض البوريك، وهو أيضا قابل للذوبان في الماء البارد وكذلك في مجموعة متنوعة من المذيبات غير القطبية والمتوسطة القطبية.

 

في هذا المركب يشبه إطار العمل (B10) مثماني أوجه غير مكتمل، حيث أنه يحتوي كل بورون على هيدريد “شعاعي”، وتتميز أربع ذرات بورون بالقرب من الجزء المفتوح من الكتلة بوجود هيدرات إضافية، وفي لغة الكيمياء العنقودية يُصنف الهيكل على أنه (nido).

 

طريقة التصنيع والتفاعلات لعشاري البوران

 

  • يتم تصنيع مركب عشاري البوران عادة من خلال عملية الانحلال الحراري لمجموعات أصغر من مركب هيدريد البورون، وعلى سبيل المثال فإنه يعطي الانحلال الحراري لمركب (B2H6) أو مركب (B5H9) عشاري البوران، مع فقدان غاز الهيدروجين، وعلى نطاق معمل فإنه يتم معالجة مركب بوروهيدريد الصوديوم عن طريق استخدام ثلاثي فلوريد البورون من أجل إعطاء المركب التالي (NaB11H14) والذي يتم تحمضه ممن أجل إطلاق غاز البوران والهيدروجين.

 

  • يتفاعل مركب عشاري البوران مع قواعد لويس والتي يرمز لها بالرمز (L) في المعادلة الكيميائية التالية مثل القاعدة (CH3CN) والقاعدة (Et2S):

 

B10H14 + 2 L → B10H12L2 + H2

 

  • وهذه الأنواع التي تصنف على أنها مجموعات “أراخنو”، تتفاعل بدورها مع الأسيتيلين من أجل عطاء “كلوسو” أورثو كاربوران:

 

B10H12 · 2 L + C2H2 → C2B10H12 + 2 L + H2

 

  • إن مركب عشاري البوران يعرف عنه أنه عبارة عن حمض برونستيد ضعيف، حيث أنه تولد عملية إزالة بروتون أحادي (monodeprotonation) الأنيون التالي -[B10H13]، ومرة أخرى أيضا مع بنية (nido).

 

  • في تفاعل (Brellochs) فإنه يتم تحويل عشاري البوران(decaborane) إلى مركب (arachno-CB9H14-) كما في المعادلة التالية:

 

B10H14 + CH2O + 2 OH- + H2O → CB9H14- + B (OH) 4- + H2

 

التطبيقات على عشاري البوران

 

في الحقيقة فإنه لا يحتوي مركب عشاري البوران على تطبيقات مهمة، وذلك على الرغم من أن هذا المركب قد تم فحصه في كثير من الأحيان.

 

  • إن في عام 2018 ميلادي، قامت شركة (LPP Fusion) بالإعلان عن خطط من أجل أن يتم استخدام مركب عشاري البوران أو ما يعرف بمركب ديكابوران في الجولة التالية من تجارب الاندماج، ولقد تم تقييم مركب عشاري البوران من أجل غرس أيون منخفض الطاقة للبورون في عمليات تصنيع أشباه الموصلات.

 

  • كما أنه تم النظر في عملية ترسيب البخار الكيميائي بمساعدة البلازما من أجل عملية تصنيع الأغشية الرقيقة المحتوية على البورون، وفي أبحاث الاندماج لقد أدت طبيعة امتصاص البورون للنيوترونات إلى استخدام هذه الأغشية الرقيقة الغنية بالبورون “من أجل تكوين البورون” جدران وعاء التفريغ التوكاماك من أجل تقليل إعادة تدوير الجسيمات والشوائب في البلازما وتحسين الأداء العام أيضا.

 

  • لقد تم تطوير مركب الديكابوران أيضًا من خلال اعتباره بإنه مادة مضافة إلى وقود الصواريخ الخاص عالي الأداء، كما أنه قد تم التحقيق في مشتقاته أيضًا، على سبيل المثال إن مركب الإيثيل ديكابوران يعد أحد مشتقات مركب ديكابوران، كما أن مركب الديكابوران أو عشاري البوران هو عبارة عن كاشف فعال في عملية الاختزال (amination) من الكيتونات والألدهيدات.

 

تفاعلات عشاري البوران مع الهواء والماء

 

  • إن مركب عشاري البوران عبارة عن مادة شديدة الاشتعال، حيث أنه قد يشتعل تلقائيًا عندما يتم تعرضه للهواء، علما أنه عبارة عن مادة تكون قليلة الذوبان في الماء البارد.

 

  • يمتلك مركب ديكابوران خطر الحريق، إذ أنه عندما يكون ممزوجا بمركب رباعي كلوريد الكربون يعتبر حساسًا للصدمات بشكل خطير، هذا المركب يتفاعل ببطء مع الهواء ولكن عندما يتم مزجه مع الهواء أو مع الأكسجين، فإنه يصبح شديد الاشتعال وقد ينفجر.

 

  • يخضع مركب عشاري البوران لتفاعل انفجاري مع معظم العوامل المؤكسدة بما في ذلك الهيدروكربونات المهلجنة، وقد ينبعث منها أبخرة سامة من مواد غير محترقة، أما عند تسخينها للتحلل فإنها تنبعث منها أبخرة سامة من أكاسيد البورون.

 

  • إن الديكابوران غير متوافق مع الإيثرات، الهالوكربونات والأكسجين عند 212 فهرنهايت وثنائي ميثيل سلفوكسيد، وهذا المركب إنه عبارة عن مادة أكالة للمطاط الطبيعي وبعض المطاط الصناعي وبعض الشحوم وبعض مواد التشحيم، وهو مركب مستقر بشكل طبيعي لكنه يصبح غير مستقر عند ارتفاع درجة الحرارة والضغط، علما أنه قد لا تحدث البلمرة الخطرة.

 

  • يشكل اليكابوران مخاليط تكون حساسة للتأثير مع الهالوكربونات (مثل رابع كلوريد الكربون) أو حتى مع الإيثرات (مثل الديوكسان)، كما أنه يشتعل في الأكسجين عند 100 درجة مئوية، كما وأنه قد يشكل هذا المركب خليطًا متفجرًا مع مركب ثنائي ميثيل سلفوكسيد، وهو أيضا يتفاعل مع كلا من الأميدات والأسيتون وبوتيرالديهيد والأسيتونيتريل في درجة حرارة الغرفة.

 

المخاطر الصحية لمركب عشاري البوران

 

  • ديكابوران مثل بنتابوران، فهو عبارة عن مادة سامة قوية تؤثر على الجهاز العصبي المركزي، وعلى الرغم من أن ديكابوران أقل سمية من بنتابوران، إلا أنه من الممكن أن يتم امتصاصه من خلال الجلد.

 

  • بالنسبة للمخاطر الصحية التي يتسبب بها مركب عشارب البوران فهي كالتالي: أولا قد يتسبب هذا المركب في الوفاة أو في الإصابة الدائمة بعد التعرض لفترة قصيرة جدًا لكميات صغيرة، كما أنه يسبب تهيجًا ملحوظًا للجلد والأغشية المخاطية أيضا، وهناك احتمالية أنه قد يسبب إصابة في الكبد، لذلك بناء على ما سبق فإنه لا بد من توخي الحذر.

المصدر
1. INORGANIC CHEMISTRYCATHERINE E. HOUSECROFT AND ALAN G. SHARPE, FOURTH EDITION.2. Inorganic Chemistry: Principles of Structure and Reactivity Subsequent Edition by James E. Huheey (Author), Ellen A. Keiter (Author), Richard L. Keiter (Author).3. ‘Inorganic Chemistry’ by Catherine .E. Housecroft and Alan.G. Sharpe Pearson, 5th ed. 20184. ‘Basic Inorganic Chemistry’ ‘Inorganic Chemistry’, by Miessler, Fischer, and Tarr, 5th Edition, Pearson, 2014.

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى