Décaborane

Modèle:Infobox Chimie Le décaborane, ou décaborane(14), est un hydrure de bore de formule chimique Modèle:Fchim. Il s'agit d'un solide blanc cristallisé volatil et toxique à l'odeur puissante, amère et nauséeuse, évoquant le chocolat, très caractéristique. C'est l'un des principaux boranes, aussi bien comme précurseur des autres boranes que comme référence pour leur structure.

Propriétés et structure

Comme des composés organiques tels que le naphtalène Modèle:Fchim et l'anthracène Modèle:Fchim, le décaborane peut être sublimé sous vide à température modérée. La sublimation est la principale méthode de purification du décaborane. Ce composé est très inflammable et, comme les autres boranes, sa combustion donne une flamme lumineuse de couleur verte. Il n'est pas sensible à l'humidité de l'air mais s'hydrolyse dans l'eau bouillante en libérant de l'hydrogène Modèle:Fchim et en donnant une solution d'acide borique Modèle:Fchim. Il est soluble dans l'eau froide ainsi que dans un grand nombre de solvants apolaires ou modérément polaires.

L'ossature Modèle:Fchim du décaborane ressemble à un octadécaèdre incomplet. Chaque atome de bore est lié à un ligand hydrure radial, tandis que quatre atomes de bore situés près de la partie ouverte de la molécule sont liés à des ligands hydrure supplémentaires. Cette structure est caractérisée comme nido.

Préparation et réactions

On produit généralement le décaborane par pyrolyse de boranes inférieurs, comme le diborane Modèle:Fchim et le pentaborane Modèle:Fchim, qui donnent du décaborane avec libération d'hydrogène Modèle:Fchim. À l'échelle du laboratoire, le tétrahydruroborate de sodium Modèle:Fchim est traité au trifluorure de bore Modèle:Fchim pour donner du Modèle:Fchim, lequel libère du borane Modèle:Fchim et de l'hydrogène Modèle:Fchim lorsqu'il est traité à l'acide.

Le décaborane réagit avec les bases de Lewis (L) comme l'acétonitrile Modèle:Fchim et le sulfure de diméthyle Modèle:Fchim pour former des dérivés de formule générique Modèle:Fchim.

Modèle:Fchim + 2 L → Modèle:Fchim + [[Dihydrogène|Modèle:Fchim]].

Ces espèces sont identifiées comme clusters arachno et réagissent avec l'acétylène Modèle:Fchim pour donner le closo ortho-carborane :

Modèle:Fchim + [[Acétylène|Modèle:Fchim]] → [[Carborane|Modèle:Fchim]] + 2 L + [[Dihydrogène|Modèle:Fchim]].

C'est un acide de Brønsted faible. La monodéprotonation donne l'anion [[[:Modèle:Fchim]]]Modèle:Exp, qui présente également une structure nido.

Applications

Le décaborane n'a pas d'application notable bien qu'il ait fait l'objet de nombreuses recherches. Le fait qu'il se décompose à l'état plasma en donnant des ions de bore monoatomiques fait du décaborane un combustible possible pour la fusion aneutronique, et le rend envisageable pour l'implantation ionique à basse énergie lors de la fabrication de matériaux semiconducteurs. Il a également été étudié pour application en dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma afin de produire des couches minces contenant du bore. Dans le cadre des recherches sur la fusion nucléaire, le fait que le bore absorbe les neutrons a conduit à utiliser des couches minces riches en bore sur les parois des tokamaks afin de réduire la quantité d'impuretés dans le plasma et d'améliorer les performances globales du dispositif.

Le décaborane a également été développé comme additif à certains propergols haute performance. Des dérivés de décaborane ont également été étudiés, comme l'éthyl-décaborane. Un ergol breveté contient un copolymère vinyl-décaborane-polyester. Le vinyl-décaborane (« dékène ») est obtenu en faisant réagir du décaborane avec de l'acétylène.

Le décaborane est un réactif efficace permettant de réaliser l'amination réductrice des cétones et des aldéhydes.

Risques

Moins toxique que le pentaborane Modèle:Fchim, le décaborane reste une toxine puissante affectant le système nerveux central. Il peut être absorbé par la peau. Il forme des mélanges explosifs avec le tétrachlorométhane Modèle:Fchim, à l'origine d'une explosion survenue en 1948 dans une usine près de New-York.