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{{Infobox Chemikalie
| Strukturformel = [[Datei:Diborane 02.svg|230px|Struktur von Diboran]]
| Andere Namen =
* Borethan
* Diborhexahydrid
| Summenformel = B2H6
| CAS = {{CASRN|19287-45-7}}
| EG-Nummer = 242-940-6
| ECHA-ID = 100.039.021
| PubChem = 6328200
| ChemSpider = 17215804
| Beschreibung = farbloses Gas mit abstoßend süßlichem Geruch<ref name="GESTIS" />
| Molare Masse = 27,67 g·[[mol]]−1
| Aggregat = gasförmig
| Dichte = 1,17 kg·m−3 (15 °C, 1 bar)<ref name="GESTIS">{{GESTIS|Name=Diboran|ZVG=570112|CAS=19287-45-7|Abruf=2026-01-02}}</ref>
| Schmelzpunkt = −164,85 [[Grad Celsius|°C]]<ref name="GESTIS" />
| Siedepunkt = −92,5 °C<ref name="GESTIS" />
| Dampfdruck = 2,8 M[[Pascal (Einheit)|Pa]] (0 °C)<ref name="GESTIS" />
| Löslichkeit =
| Quelle GHS-Kz = <ref name="GESTIS" />
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|02|04|06}}
| GHS-Signalwort = Gefahr
| H = {{H-Sätze|220|280|330}}
| EUH = {{EUH-Sätze|-}}
| P = {{P-Sätze|210|260|271|284|320|377|381|304+340+310|403+233|405|410+403|501}}
| Quelle P = <ref name="GESTIS" />
| MAK = Schweiz: 0,1 ml·m−3 bzw. 0,1 mg·m−3<ref>{{SUVA-MAK |Name=Diboran |CAS-Nummer=19287-45-7 |Abruf=2015-11-02}}</ref>
| Standardbildungsenthalpie = 36,4 kJ/mol<ref name="CRC90_5_6">{{CRC Handbook|Auflage=97|Titel=Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances|Kapitel=5|Startseite=13}}</ref>
}}

'''Diboran''' ist eine [[chemische Verbindung]] aus den [[Chemisches Element|Elementen]] [[Bor]] und [[Wasserstoff]]. Es besitzt die [[Summenformel]] B2H6 und ist die einfachste Verbindung aus der Stoffklasse der Bor-Wasserstoff-Verbindungen ([[Borane]]).

== Geschichte ==
Diboran wurde zum ersten Mal im 19. Jahrhundert durch [[Hydrolyse]] von Metallboriden synthetisiert, aber nicht eingehend untersucht. Von 1912 bis 1936 erforschte der große Pionier der Chemie der Borhydride [[Alfred Stock]] diese Verbindungen, was zu Methoden für die Synthese und Handhabung der sehr reaktiven, flüchtigen und oft giftigen Borhydride führte. Er schlug zuerst eine dem [[Ethan]] ähnliche Struktur für Diboran vor.<ref>{{Literatur |Autor=A. Stock |Titel=The Hydrides of Boron and Silicon |Verlag=Cornell University Press |Ort=New York |Datum=1933}}</ref> Die Beugung von Elektronenstrahlen nach Versuchen von S. H. Bauer unterstützte die von ihm vorgeschlagene Struktur.<ref>{{Literatur |Autor=S. H. Bauer |Titel=The Structure of Diborane |Sammelwerk=[[Journal of the American Chemical Society]] |Band=59 |Datum=1937 |Seiten=1096 |DOI=10.1021/ja01285a041}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=S. H. Bauer |Titel=Structures and Physical Properties of the Hydrides of Boron and of their Derivatives |Sammelwerk=Chemical Reviews |Band=31 |Datum=1942 |Seiten=43–75 |DOI=10.1021/cr60098a001}}</ref>

In der Kommunikation von [[Hermann Irving Schlesinger|H. I. Schlesinger]] mit [[Linus Pauling|L. Pauling]] (der ebenfalls die Ethanstruktur annahm), wurde die [[Dreizentrenbindung]] in seiner klassischen Überprüfung in den frühen 1940er-Jahren aber nicht ausdrücklich diskutiert.<ref>{{Literatur |Autor=H. I. Schlesinger, A. B. Burg |Titel=Recent Developments in the Chemistry of the Boron Hydrides |Sammelwerk=Chemical Reviews |Band=31 |Datum=1942 |Seiten=1–41 |DOI=10.1039/JR9430000250}}</ref> Die Überprüfung diskutierte jedoch die C2v-Struktur tiefgreifend: „Es ist zu erkennen, dass diese Annahme leicht viele der chemischen Eigenschaften von Diboranen erklärt …“.

Im Jahre 1943 veröffentlichte der Bachelor-Student am [[Balliol College]] in Oxford [[Christopher Longuet-Higgins]] zusammen mit [[Ronnie Bell|R. P. Bell]] die heute akzeptierte Struktur von Diboran.<ref>{{Literatur |Autor=H. C. Longuet-Higgins, R. P. Bell |Titel=The structure of the boron hydrides |Sammelwerk=Journal of the Chemical Society |Datum=1943 |Seiten=250–255 |DOI=10.1039/JR9430000250}}</ref> Diese wurde allerdings schon im Jahre 1921 in der damaligen Sowjetunion beschrieben.<ref>{{Literatur |Autor=W. Dilthey |Titel=Drehbrenner mit fester Gaszuführung |Sammelwerk=Zeitschrift für angewandte Chemie |Band=34 |Datum=1921 |Seiten=594 |DOI=10.1002/ange.19210349504}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=B. V. Nekrassov |Titel=J Gen Chem USSR |Band=10 |Datum=1940 |Seiten=1021}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=B. V. Nekrassov |Titel=J Gen Chem USSR |Band=10 |Datum=1940 |Seiten=1056}}</ref> In den Jahren nach dem Vorschlag von Longuet-Higgins/Bell gab es eine umfangreiche Diskussion über die richtige Struktur. Die Debatte endete 1951 mit den Elektronenbeugungs-Messungen von K. Hedberg und V. Schomaker, welche die bis heute anerkannte Struktur von Diboran bestätigten.<ref>{{Literatur |Autor=K. Hedberg, V. Schomaker |Titel=A Reinvestigation of the Structures of Diborane and Ethane by Electron Diffraction |Sammelwerk=[[Journal of the American Chemical Society]] |Band=73 |Datum=1951 |Seiten=1482–1487 |DOI=10.1021/ja01148a022}}</ref>

[[William Nunn Lipscomb]] Jr. bestätigte die molekulare Struktur der Borane durch [[Kristallstrukturanalyse|Röntgenstrukturanalyse]] in den 1950er-Jahren und entwickelte Theorien zur Erklärung dieser Bindung. Später nutzte er die gleichen Methoden für ähnliche Probleme, einschließlich der Struktur von [[Carborane]]n. Lipscomb erhielt für seine Bemühungen 1976 den [[Nobelpreis für Chemie]].

== Gewinnung und Darstellung ==
Zur Herstellung von Diboran gibt es mehrere Möglichkeiten:<ref>F. A. Cotton, G. Wilkinson: ''Anorganische Chemie: Eine zusammenfassende Darstellung für Fortgeschrittene.'' übers. v. Heinz P. Fritz. 4., völlig neu bearb. Auflage. erster Nachdruck. VCH, Weinheim 1985.</ref>

Reaktion von [[Lithiumhydrid]] mit [[Bortrifluorid]]:
:<math>\mathrm{6 \ LiH \ + \ 8 \ BF_3 \rightleftharpoons 6 \ Li[BF_4] \ + \ B_2H_6}</math>
Reaktion von [[Lithiumtetrahydroaluminat]] mit Bortrichlorid in [[Diethylether]]:
:<math>\mathrm{3 \ Li[AlH_4] \ + \ 4 \ BCl_3 \rightleftharpoons 3 \ Li[AlCl_4] \ + \ 2 \ B_2H_6}</math>
Reaktion von [[Natriumboranat]] mit Bortrifluorid in [[Diethylenglycoldimethylether]]:<ref name="Ullmann">R.J. Brotherton, C.J. Weber, C.R. Guibert, J.L. Little: ''Boron Compounds'', in: ''[[Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie]]'', Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim 2012; {{DOI|10.1002/14356007.a04_309}}.</ref>
:<chem>3 NaBH4 + 4 BF3 <=> 3 NaBF4 + 2 B2H6</chem>
Reaktion von Natriumboranat mit [[Iod]] in Ethylenglycoldimethylether oder [[Tetrahydrofuran|THF]]:<ref>A. S. B. Prasad, J. V. B. Kanth, M. Periasamy: ''Tetrahedron.'' 1992, 48, S. 4623–4628.</ref>
:<chem>2 NaBH4 + I2 <=> B2H6 +2 NaI + H2</chem>
Reaktion von Kaliumborhydrid mit Phosphorsäure<ref name="IS11">{{Literatur| Autor=Arlan D. Norman and William L. Jolly| Titel=Diborane| Hrsg=William L. Jolly| Sammelwerk=Inorganic Syntheses| Band=11| Verlag=McGraw-Hill Book Company, Inc.| Datum=1968| Sprache=en| Seiten=15–19}}</ref>:
:<chem>2 KBH4 + 2 H3PO4 -> B2H6 + 2 H2 + 2 KH2PO4</chem>

=== Technische Herstellung ===
Boran wird technisch durch [[Hydrierung]] von [[Bortrioxid|Dibortrioxid]] (B2O3) mithilfe von metallischem [[Aluminium]] und [[Aluminiumchlorid]] als Reduktionsmittel bei [[Temperatur]]en oberhalb 150 °C und bei einem [[Wasserstoff]]druck von 750 bar hergestellt.

:<math>\mathrm{B_2O_3 \ + \ 2 \ Al \ + \ 3 \ H_2 \ + \ AlCl_3 \longrightarrow (BH_3)_2 \ + \ 3 \ AlOCl}</math>

== Eigenschaften ==
=== Struktur ===
Diboran ist die einfachste Verbindung aus der Stoffklasse der Borane, da [[monomer]]es Boran (BH3) nicht stabil ist und das metastabile [[Additionsreaktion|Addukt]] Diboran bildet. Die Borkerne sind hierbei [[Tetraeder|tetraedrisch]] von vier Wasserstoffkernen umgeben. Die beiden verbrückenden Wasserstoffkerne bilden eine [[Dreizentrenbindung|2-Elektronen-3-Zentren-Bindung]] aus, um den Elektronenmangel der Borkerne zu kompensieren. Zwei Elektronen befinden sich hierbei in einem über drei Atome verteilten [[Molekülorbital|Orbital]].
[[Datei:Diboran 3ZB.png|mini|zentriert|hochkant=1.9|Räumliche Struktur des Diboran: jedes Boratom ist tetraedrisch von vier Wasserstoffatomen umgeben. Die bindenden Orbitale zwischen den B-Atomen enthalten jeweils ein H-Atom und lediglich zwei Elektronen. Die nichtbindenden Orbitale sind der Übersichtlichkeit wegen weggelassen.]]

=== Physikalische Eigenschaften ===
Diboran ist ein farbloses, brennbares, hochgiftiges Gas mit stechendem, süßlichem, widerlichem Geruch. Es ist eine bei [[Standardbedingungen]] [[metastabil]]e Verbindung. Der [[Schmelzpunkt]] der Verbindung liegt bei −164,9 °C, der [[Siedepunkt]] unter [[Normaldruck]] bei −92,6 °C.<ref name="Ullmann" /> Die [[Verdampfungsenthalpie]] am Siedepunkt beträgt 14,2 kJ·mol−1.<ref name="Paridon">Paridon, Leo J.; MacWood, George E.; Hu, Jih-Heng: ''The Heat of Vaporization of Diborane'' in [[J. Phys. Chem.]] 53 (1959) 1998–1999, {{DOI|10.1021/j150582a004}}.</ref> Die [[Dampfdruck]]funktion ergibt sich nach [[Antoine-Gleichung|Antoine]] entsprechend log10(P) = A−(B/(T+C)) (P in bar, T in K) mit A = 3.78156, B = 598,39 und C = −22.175 im Temperaturbereich von 118,3 bis 180.8 K.<ref>Ditter, J.F.; Perrine, J.C.; Shapiro, Isadore: ''Vapor Pressure of Deuterodiborane'' in [[J. Chem. Eng. Data]] 6 (1961) 271–271, {{DOI|10.1021/je60010a026}}.</ref>

=== Chemische Eigenschaften ===
[[Datei:Diborane-2D-dimensions.svg|mini|Bindungslängen und -winkel im Diboran]]
Oberhalb von 50 °C beginnt seine Zersetzung zu Wasserstoff und höheren [[Borane]]n ([[Tetraboran]], [[Pentaboran]], [[Decaboran]] und andere). Die [[Zündtemperatur]] des reinen Diborans liegt bei 145 °C. Enthält es Spuren höherer Borane, kann es sich an der Luft spontan selbstentzünden und verbrennt unter starker Wärmeentwicklung.

:<math>\mathrm{B_2H_6 \ + \ 3 \ O_2 \longrightarrow B_2O_3 \ + \ 3 \ H_2O \ \ \Delta H = -2137,7 kJ}</math>

In der Praxis zündet es daher schon bei etwa 45 °C. Bei einem Luftvolumenanteil von 0,8 bis 88 % bildet es explosive Gemische. Da das Gas deshalb mit Vorsicht zu handhaben ist, lässt man es meist mit [[Amine]]n (<math>\mathrm{R}</math>) zu Aminoboran-[[Komplexverbindung|Komplexen]], wie [[Amminboran|Borazan]] reagieren.<ref>James Arthur Campbell: ''Allgemeine Chemie: Energetik, Dynamik und Struktur chemischer Systeme.'' 2., durchgesehene Auflage. Verlag Chemie (VCH), Weinheim 1985.</ref>

:<chem>2 NR3 +B2H6 <=> 2 R3N-BH3</chem>

Diese (flüssigen) Substanzen dienen als Vorstufe für Diboran und können ohne Gefahr aufbewahrt und transportiert werden. Die Wiedergewinnung erfolgt durch Zugabe starker Säuren (z. B. [[Salzsäure]]).

:<math>\mathrm{2 \ R_3N-BH_3 \ + \ 2 \ HCl \rightleftharpoons \ 2 \ R_3NH^+ \ + \ 2 \ Cl^- \ + \ B_2H_6}</math>

Beim Lösen in Wasser reagiert Diboran mit diesem. Im Labormaßstab kann man Diboran durch [[Oxidation]] von [[Natriumborhydrid]] mit [[Iod]] in [[Diglyme]] darstellen.

Das Bor im Diboran besitzt bedingt durch die Zwei-Elektronen-Dreizentrenbindungen zu den beiden Brücken-Wasserstoffatomen einen Elektronenmangel. Dadurch ist Diboran eine einwertige [[Lewis-Säure]] und reagiert unter Bildung von koordinativen Bindungen zu [[Lewis-Base]]n (wie Ammoniak) unter Spaltung in monomere Borane. Mit gasförmigem Ammoniak bildet sich entsprechend [[Amminboran|Borazan]] BH3·NH3.<ref>{{Holleman-Wiberg|Auflage=102.|Startseite=1066}}</ref>

:<math>\mathrm{B_2H_6 \ + \ 2 \ NH_3 \ \longrightarrow \ 2 \ BH_3 \cdot NH_3}</math>

Die Salze von Diboran enthalten das Monoboranat/Tetrahydroboranat/Tetrahydridoboranat Ion BH4− und werden Monoboranate/[[Komplexe Borhydride|Tetrahydroboranate]] genannt. Ein wichtiger Vertreter ist das durch Umsetzung von Diboran mit [[Natriumhydrid]] entstehende [[Natriumborhydrid|Natriumboranat]].

:<math>\mathrm{2 \ NaH \ + \ B_2H_6 \longrightarrow \ 2 \ NaBH_4}</math>

=== Sicherheitstechnische Kenngrößen ===
Diboran kann sich an der Luft schon ab einer Konzentration von 0,5 Vol.-% spontan ohne eine Zündquelle explosionsartig entzünden.<ref name="Ullmann" /> Der [[Explosionsgrenze|Explosionsbereich]] liegt zwischen 0,9 Vol.‑% als untere Explosionsgrenze (UEG) und 98 Vol.‑% (1125 g/m³) als obere Explosionsgrenze (OEG).<ref name="ChemSafe">[[Chemsafe]] Datenbank für sicherheitstechnische Kenngrößen im Explosionsschutz, PTB Braunschweig/BAM Berlin, abgerufen am 2. Oktober 2022.</ref><ref name="Horiguchi">S. Horiguchi; K. Tokuhashi; Y. Urano; M. Iwasaka; H. Ohtani; S. Kondo: Koatsu Gasu 25 (1988) 863-869.</ref> Die [[Sauerstoffgrenzkonzentration]] beträgt 1,3 %.<ref name="Horiguchi" /> Der [[Explosionsdruck]] einer Mischung mit 10 % Diboran liegt bei 11 bar.<ref name="Horiguchi" /> Gemische mit Luft im Konzentrationsbereich von 78 – 98 % sind [[Detonation|detonationsfähig]].<ref name="Ullmann" />

== Verwendung ==
Diboran ist das wichtigste Reagenz für [[Hydroborierung]]en, wobei [[Alkene]] (R ein beliebiger [[Rest (Chemie)|Rest]]) über die B–H-Bindungen zu Trialkylboranen verbunden werden.

:<math>\mathrm{3\;RCH=CH_2 \ + \ (THF)BH_3 \rightarrow (RCH_{2}CH_{2})_{3}B\! \ + \ THF}</math>

Diese Reaktion ist [[Selektivität (Chemie)|regioselektiv]] und die entstehenden Trialkylborane können leicht in andere nützliche organische Derivate umgewandelt werden.

Diboran wird auch als [[Reduktionsmittel]] etwa als Ergänzung zu der Reaktivität von [[Lithiumaluminiumhydrid]] verwendet. Die Verbindung reduziert leicht [[Carbonsäuren]] zu den entsprechenden [[Alkohole]]n. Es wurde auch als [[Raketentreibstoff]] in Erwägung gezogen, allerdings erwies es sich als völlig ungeeignet, da es bei der Verbrennung [[Bortrioxid]] bildet, das die Triebwerke verstopft. Diboran wird weiterhin für die [[Vulkanisation|Gummivulkanisierung]] verwendet. Borverbindungen werden allgemein als [[Katalysator]]en bei der [[Polymerisation]] von [[Kohlenwasserstoffe]]n oder bei der Herstellung von [[Markownikow-Regel|Anti-Markownikow-Produkten]] verwendet.

== Sicherheitshinweise ==
Die Inhalation von Diboran führt zu Husten, Halsschmerzen, Schwindel, Atembeschwerden, Übelkeit und Mattigkeit. Es ist hochgiftig und hochentzündlich.

== Weblinks ==
{{Commonscat|Diborane|Diboran}}

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=|LCCN=sh/2006/002731}}

[[Kategorie:Boran]]

Diboran - Versionsgeschichte

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