「田硼烷」：修訂間差異
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2.环辛硼烷(8)和稀释的[[氢|臭氢]]反应，生成田硼烷， | * 1.Na<sub>2</sub>B<sub>8</sub>H<sub>8</sub>和超盐酸反应，生成田硼烷。 | ||
* 2.环辛硼烷(8)和稀释的[[氢|臭氢]]反应，生成田硼烷。 | |||
这两种方法都会生成大量田硼烷的同分异构体，具体见下。 | |||
== 结构 == | == 结构 == | ||
[[File:田硼烷.png|thumb|田硼烷分子示意图]] | [[File:田硼烷.png|thumb|田硼烷分子示意图]] | ||
其分子结构可以描述为环辛硼烷(8)的1号硼与5号硼通过一个氢桥键相连，3号硼与7号硼通过一个氢桥键相连（顺时针方向）。 | 其分子结构可以描述为环辛硼烷(8)的1号硼与5号硼通过一个氢桥键相连，3号硼与7号硼通过一个氢桥键相连（顺时针方向），记作H{1,5}H{3,7}田硼烷。 | ||
虽然田硼烷的同分异构体中也有不连接这两个位置的氢桥键，比如最常见的H{1,3}H{5,7}田硼烷，但是因为大σ键强度问题，它们都不够稳定。 | |||
=== 大σ键 === | |||
这两个氢桥键使田硼烷分子形成了笼状结构。由于大σ键分布在整个分子中，田硼烷的稳定性高于其他硼原子数相近的硼烷。 | 这两个氢桥键使田硼烷分子形成了笼状结构。由于大σ键分布在整个分子中，田硼烷的稳定性高于其他硼原子数相近的硼烷。 | ||
大σ键分摊了电子，使田硼烷分子总体较为稳定。为了形成更稳定的大σ键，H{1,3}H{5,7}田硼烷在250K以上会自动转化为H{1,5}H{3,7}田硼烷。 | |||
== 性质 == | |||
田硼烷熔点约为250K（-23℃），沸点大约为250℃，但是它在200℃的时候就已经开始分解并产生联田硼烷了（类似于联苯）。 | |||
田硼烷能和氢化钠反应，生成田硼烷酸钠，化学式Na<sub>4</sub>B<sub>8</sub>H<sub>14</sub>，氢桥键保持不变。 | |||
换成[[氢化铵]]的话会生成田硼烷酸铵，但它极容易爆炸并放出大量氢气。 | |||
田硼烷会被盐酸分解为BCl<sub>3</sub>，但不会被超盐酸分解。这是因为盐酸所含的氯离子有碱性，会与田硼烷络合并诱导其分解。 | |||
=== 化合 === | |||
田硼烷能和铈烷化合为二氢化八硼代铈[4,4,4,4]窗烷：B<sub>8</sub>H<sub>10</sub>+CeH<sub>4</sub>=CeB<sub>8</sub>H<sub>10</sub>+2H<sub>2</sub>。研究表明，反应的时候铈烷的氢全部被舍弃了。 | |||
分子中的铈形成了六个共价键，四个是硼(1号硼、3号硼、5号硼、7号硼），两个是氢（氢桥键）。 | |||
铈原子在分子中起到稳定大σ键的作用，因此CeB<sub>8</sub>H<sub>10</sub>的稳定性高于B<sub>8</sub>H<sub>10</sub>，在250℃时几乎不会分解。 | |||
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於 2025年3月13日 (四) 05:52 的修訂
田硼烷，化學式B8H10，整個分子含有大σ鍵。是一種相對常見的含大σ鍵的物質。
合成
- 1.Na2B8H8和超鹽酸反應，生成田硼烷。
- 2.環辛硼烷(8)和稀釋的臭氫反應，生成田硼烷。
這兩種方法都會生成大量田硼烷的同分異構體，具體見下。
結構
其分子結構可以描述為環辛硼烷(8)的1號硼與5號硼通過一個氫橋鍵相連，3號硼與7號硼通過一個氫橋鍵相連（順時針方向），記作H{1,5}H{3,7}田硼烷。
雖然田硼烷的同分異構體中也有不連接這兩個位置的氫橋鍵，比如最常見的H{1,3}H{5,7}田硼烷，但是因為大σ鍵強度問題，它們都不夠穩定。
大σ鍵
這兩個氫橋鍵使田硼烷分子形成了籠狀結構。由於大σ鍵分布在整個分子中，田硼烷的穩定性高於其他硼原子數相近的硼烷。
大σ鍵分攤了電子，使田硼烷分子總體較為穩定。為了形成更穩定的大σ鍵，H{1,3}H{5,7}田硼烷在250K以上會自動轉化為H{1,5}H{3,7}田硼烷。
性質
田硼烷熔點約為250K（-23℃），沸點大約為250℃，但是它在200℃的時候就已經開始分解並產生聯田硼烷了（類似於聯苯）。
田硼烷能和氫化鈉反應，生成田硼烷酸鈉，化學式Na4B8H14，氫橋鍵保持不變。
換成氫化銨的話會生成田硼烷酸銨，但它極容易爆炸並放出大量氫氣。
田硼烷會被鹽酸分解為BCl3，但不會被超鹽酸分解。這是因為鹽酸所含的氯離子有鹼性，會與田硼烷絡合併誘導其分解。
化合
田硼烷能和鈰烷化合為二氫化八硼代鈰[4,4,4,4]窗烷：B8H10+CeH4=CeB8H10+2H2。研究表明，反應的時候鈰烷的氫全部被捨棄了。
分子中的鈰形成了六個共價鍵，四個是硼(1號硼、3號硼、5號硼、7號硼），兩個是氫（氫橋鍵）。
鈰原子在分子中起到穩定大σ鍵的作用，因此CeB8H10的穩定性高於B8H10，在250℃時幾乎不會分解。