Proprietà chimiche del Diborano B2H6, Usi, Tossicità e Precauzioni di Sicurezza, Produzione Industriale & Sintesi Applicazioni come Agente Riducente nella Sintesi Organica
B2H6 (Diborano) è un gas raro e reattivo composto da due atomi di borio legati insieme da 4 legami alogenuri. Questo gas incolore ha un odore simile a quello delle palline per la conservazione degli abiti e una struttura molecolare a scala o triangolo. Viene utilizzato in diversi settori, tra cui quelli dei semiconduttori, aerospaziale, petrochimico e farmaceutico. Il diborano è un chimico versatile con il limite di rappresentare un significativo rischio per la salute umana e l'ambiente. Qui discuteremo maggiormente delle proprietà chimiche simili all'ossido di mercurio, degli usi, della tossicità e delle precauzioni di sicurezza dell'ossido di mercurio, nonché della produzione industriale e sintesi, inclusa una reazione meccanica utilizzata per la sua sintesi inorganica e il suo uso come agente riducente nelle sintesi organiche.
È un composto covalente con dimensioni molecolari ben definite e ha proprietà come il legame B-B di 1,83 Å, la lunghezza del legame B-H di 1,19 Fig; si decompone spontaneamente (anche al suo punto di ebollizione -92°C) quando esposto all'aria o all'acqua, rilasciando gas idrogeno insieme ad acido borico e borati. Peso atomico = 27,67 g/mol. Senza ambiguità, diventa esotermico ed esplosivo durante la decomposizione, specialmente in presenza di alcuni catalizzatori come l'ossigeno, i halogeni, gli ossidi di azoto, il cloro trifluoruro e il biossido di carbonio. Il diborano è solubile in solventi polari (etanolo, etere) ma non negli idrocarburi.
Il diborano(6) è stato utilizzato nel trattamento dei semiconduttori, ma questa applicazione sta diventando meno frequente. Il diborano viene usato per produrre diversi altri materiali rilevanti per dispositivi elettronici ad alta potenza, come amplificatori di potenza, LED e transistor a microonde. Partecipa alla produzione di questi materiali essenziali attraverso processi come la deposizione chimica a vapore (CVD) o l'epitassia a fascio molecolare (MBE). Viene inoltre impiegato nella produzione di nitruro di gallio (GaN) dopato con borone, che è un materiale chiave per i diodi emettitori di luce (LED) blu e bianca e per i diodi laser, nonché utilizzato per facilitare il processo di etching a plasma durante la nanofabbricazione utilizzata per costruire circuiti microelettronici o nanostrutture.
Il diborano B2H6 è un veleno e considerazioni sulla sicurezza
Pericoli potenziali per gli esseri umani e l'ambiente: il diborano è altamente tossico. L'esposizione ai vapori di diborano può causare gravi problemi respiratori, inclusa l'edema polmonare e la polmonite, che possono portare alla morte. Inoltre, il diborano ha una bassa infiammabilità ed è esplosivo sia nello stato liquido sotto pressione che nello stato gassoso, come evidenziato dai seguenti valori: Il contatto con il liquido diborano può causare ustioni cutanee estremamente severe, congelamento e lesioni gravi in grado di danneggiare i tessuti corporei. È tossico in modo acuto per le forme di vita acquatiche e pertanto tutte le misure di sicurezza per la manipolazione del composto devono essere osservate strettamente. Ciò include l'immagazzinamento dei contenitori in modo da garantire una ventilazione adeguata, l'uso di attrezzature di protezione individuale (PPE) come guanti resistenti ai prodotti chimici e occhiali di sicurezza durante la manipolazione dei prodotti chimici o l'intervento secondo i protocolli di risposta d'emergenza indicati.
La produzione commerciale di diborano avviene attraverso il processo Sabatier, che prevede la reazione di cloruro trisodico di boro (BCl3) e boroidruro di sodio a alta temperatura in un agente riducente coniugato. Questo produce gas diborano e un prodotto secondario di cloruro di sodio (NaCl). Poiché il processo Sabatier è esotermico, queste reazioni devono essere eseguite in un'atmosfera inerte per prevenire fughe violente. Il diborano disponibile commercialmente ha purezze variabili che vanno dal 95% a livelli superiori (ad esempio, >99,999%) a seconda dell'applicazione prevista e del livello di purificazione richiesto.
B2H6 (Diborano) come agente riducente in reazioni organiche
Il diborano è un agente riducente molto utile per diverse funzionalità organiche, tra cui aldeide, chetoni, esteri, acidi carbossilici e nitrili. - Alcoli o amines: riducendo i gruppi funzionali, il diborano può formare sia alcoli (usando condizioni di reazione particolari e substrati) Similmente, la riduzione del diborano dei gruppi carbosilici forma intermedi di borano che possono essere funzionalizzati per produrre una varietà di composti organoboro. Il diborano viene inoltre utilizzato ampiamente nella riduzione dei gruppi nitro ad amines e come agente per la sintesi di molecole organiche complesse trovate in natura, agendo in vari modi all'interno di prodotti naturali, farmaci o agrochimici. È estremamente reattivo e tossico, ma può essere utilizzato nella sintesi organica quando vengono prese precauzioni speciali per evitare l'esposizione.
Pertanto, il diborano (B2H6) è un composto ampiamente utilizzato e versatile ma pericoloso con numerose applicazioni in molti campi. Tuttavia, a causa dei rischi associati alle sue proprietà chimiche e ai suoi usi, deve essere maneggiato utilizzando protocolli di sicurezza; sono necessari requisiti di stoccaggio sicuro insieme all'uso dell'attrezzatura di protezione individuale (PPE); i piani di risposta d'emergenza possono inoltre migliorare gli esiti sanitari della popolazione. Il diborano viene preparato industrialmente per idrolisi del boroidruro di sodio, ma poiché questa via non controlla sufficientemente la generazione di pressione e calore, può portare a esplosioni. Inoltre, il suo status di reagente nei banchi dei laboratori di sintesi organica dimostra che prudenza e conoscenza sono richieste per maneggiare correttamente questo chimico in modo da non creare una reazione incontrollabile.
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