Tetraboran
# Tetraboran

Tetraboran, genauer Tetraboran(10), ist eine anorganische chemische Verbindung aus der Gruppe der Borane.

## Gewinnung und Darstellung

Tetraboran(10) entsteht durch Zersetzung von Diboran(6) bei Temperaturen oberhalb von 50 °C, wobei auch Wasserstoff und höhere Boranen (Pentaboran, Hexaboran, Decaboran und andere) entstehen.

Die Bildung von Tetraboran(10) ausgehend von Diboran(6) lässt sich durch geeignete Reaktionsbedingungen optimieren. So entsteht Tetraboran(10) in einer Ausbeute von bis zu 95 % Ausbeute bei der Thermolyse von Diboran(6) bei einem Druck von 170 kPa zwischen zwei konzentrischen Glasrohren, von denen das innere auf 120 °C geheizt und das äußere auf −78 °C gekühlt wird („Heiß-Kalt-Reaktor“).

Die Umsetzung einer Mischung von $MBH_4$ und $MB_3H_8$ $(M^+$ = $NEt_4^+$ oder $PPh_4^+)$ mit $CH_3I$ ermöglicht die Herstellung von Tetraboran(10) in hohen Ausbeuten und ohne großen apparativen Aufwand.

    $\mathrm {MBH_{4}+\ MB_{3}H_{8}+2CH_{3}I\longrightarrow B_{4}H_{10}+2\ CH_{4}+2\ MI}$

Von eher historischem Interesse ist die Bildung von Tetraboran(10) bei der Umsetzung von Magnesiumborid mit Säuren (vgl. Abschnitt Geschichte unten) und die Herstellung von Tetraboran(10) durch Enthalogenierung von Ioddiboran mit Natrium in der Form von Na-Amalgam.

    $\mathrm {2\ B_{2}H_{5}I+2\ Na\longrightarrow B_{4}H_{10}+2\ NaI}$

## Strukturelle Eigenschaften

Tetraboran(10) ist ein Boran aus der Gruppe der arachno-Borane mit der allgemeinen Summenformel $B_nH_{n+6}.$ Die Struktur von Tetraboran(10) leitet sich nach der Wade-Regel von dem geschlossenen Polyeder mit n+2 Ecken, d. h. dem Polyeder mit 4 + 2 = 6 Ecken, dem Oktaeder ab. Hierbei besetzen die vier Boratome von Tetraboran(10) vier der sechs Ecken des Oktaeders.

Das $B_4H_{10}-Molekül$ besitzt $C_{2v}-Symmetrie.$ Zwei BH-Einheiten sind über eine zentrale BB-2-Elektronen-2-Zentren-Bindung miteinander verknüpft. Die beiden anderen Boratome liegen als $BH_2-Einheiten$ vor und sind jeweils über zwei verbrückende Wasserstoffatome über BHB-2-Elektronen-3-Zentren-Bimdungen mit beiden Boratomen der zentralen H-B-B-H-Einheit verbunden. Die Boratome der beiden $BH_2-Einheiten$ liegen mit den Boratomen der zentralen H-B-B-H-Einheit nicht in einer Ebene, sondern schließen mit diesen einen Winkel von ca. 120° ein (vgl. die Quellen im nächsten Abschnitt). Es liegt eine sogenannte Schmetterlings-Struktur vor.

Die Struktur von Tetraboran(10) wurde im festen Zustand durch Röntgenstrukturanalyse an einem Einkristall und in der Gasphase durch Elektronenbeugung bestimmt.

Neben der oben beschriebenen Schmetterlings-Struktur mit $C_{2v}-Symmetrie$ wurde durch theoretische Berechnungen vorhergesagt, dass das Konstitutions-isomere aber bisher nicht isolierte Bisdiboran ähnliche Stabilität besitzen sollte. Hierbei wären zwei Diborane(6) unter Ersatz von jeweils einem endständigen Wasserstoffatom über eine BB-Bindung im Sinne von $H_2B(H_2)BH–BH(H_2)BH_2$ miteinander verknüpft.

## Chemische Eigenschaften

Tetraboran(10) ist ein unangenehm riechendes Gas. Reines Tetraboran(10) entzündet sich nicht an Luft, wird jedoch durch Wasser zu Borsäure und Wasserstoff hydrolysiert. Es zersetzt sich bei Raumtemperatur in einigen Stunden (bei höheren Temperaturen rascher) zu anderen Boranen. Bis 100 °C zerfällt es hauptsächlich in Wasserstoff, Diboran(6) und Pentaboran(9), bei höherer Temperatur in Wasserstoff, Pentaboran(9), Hexaboran und borreiche Hydride. Es wird von Brom und Chlor weit langsamer angegriffen als Diboran.

Tetraboran(10) ist eine schwache Säure und lässt sich mit sehr starken Basen wie NaH, KH oder $LiCH_3$ zum entsprechenden, bei Raumtemperatur instabilen Mono-Anion $B_4H_9^–$ deprotonieren.

    $\mathrm {B_{4}H_{10}\ +\ MH\longrightarrow \ M[B_{4}H_{9}]\ +\ H_{2}}$

## Geschichte

Tetraboran(10) ist das erste Boran, welches in Substanz isoliert wurde. Es wurde durch Destillation als eines der Produkte der Umsetzung von Magnesiumborid mit Salzsäure gewonnen.

