Borohidrida

Borohidrida mengacu pada anion B H₄⁻, dan garamnya.^[1] Borohidrida adalah juga istilah yang digunakan untuk senyawa yang mengandung BH_4−nX−n, misalnya sianoborohidrida (B(CN)H−3) dan trietilborohidrida (B(C₂H₅)₃H⁻). Senyawa tersebut banyak digunakan sebagai reduktor dalam sintesis organik. Borohidrida paling penting adalah litium borohidrida dan natrium borohidrida, tapi dikenal pula garam lainnya (lihat Tabel).^[2] Tetrahidroborat juga menarik secara akademis dan industri dalam ranah kimia anorganik.^[3]

Sejarah

Borohidrida logam alkali dijelaskan pada tahun 1940 oleh Hermann Irving Schlesinger dan Herbert C. Brown. Mereka mensintesis litium borohidrida (LiBH₄) dari diborana (B₂H₆):^[4]^[5]

2 MH + B₂H₆ → 2 M[BH₄] (M = Li, Na, K, dll.)

Metode saat ini melibatkan reduksi trimetil borat dengan natrium hidrida.

Struktur

Anion borohidrida anion memiliki struktur tetrahedral dengan boron sebagai pusatnya dan hidrogen terletak di empat sudut tetrahedron.^[6] Dalam kompleks logam, ion borohidrida terikat pada logam dengan cara menjembatani atom hidrogen, biasanya salah satu dari tiga cara yang berbeda: monodentat (satu jembatan hidrogen), bidentat (dua jembatan hidrogen), dan tridentate(tiga jembatan hidrogen)^[7] (η¹, η², atau η³). Pilihan moda koordinasi ini sangat dipengaruhi oleh sifat logam dan tingkat oksidasi.

Sifat pilihan berbagai borohidrida Garam
Nomor registrasi CAS hidrida	Massa molekul	Densitas hidrogen	Densitas g/cm³	T.L. (°C)	kelarutan dalam air (g/100 mL pada 25 °C)	kelarutan dalam CH₃OH (g/100 mL pada 25 °C)	kelarutan dalam eter (g/100 mL pada 25 °C)	kelarutan dalam THF (g/100 mL pada 25 °C)
LiBH₄ [16949-15-8]	21.78	18.5	0.66	280	20.9	terdekomposisi. (44 anda dalam EtOH)	4.3	22.5
NaBH₄ [16940-66-2]	37.83	10.6	1.07	505	55	16.4 (20 °C)	sera.	0.1 (20 °C)
NaBH₃CN [25895-60-7]	62.84	6.4	1.20	240 dengan dekom-posisi	terdekomposisi	217	sera.	36
KBH₄ [13762-51-1]	53.94	7.4	1.17	585 (di bawah H₂)	19	sera.	sera.	sera.
LiBH(C₂H₅)₃ [22560-16-3]	105.94	0.95	tidak diketahui	tidak diketahui	terdekomposisi	terdekomposisi	na	tinggi (tersedia secara komersial)

Kegunaan

Natrium borohidrida adalah borohidrida yang dibuat pada skala industri terbesar, diperkirakan 5000 ton/tahun pada 2002. Kegunaan utama adalah untuk reduksi belerang dioksida untuk membuat natrium ditionit:

NaBH₄ + 8 NaOH + 8 SO₂ → 4 Na₂S₂O₄ + NaBO₂ + 6 H₂O

Ditionit digunakan untuk pemutih pulp kayu. Natrium borohidrida juga digunakan untuk mereduksi aldehida dan keton dalam produksi obat-obatan seperti kloramfenikol, tiofenikol, vitamin A, atropin, skopolamin, serta banyak perisa dan aroma.

Aplikasi potensial

Oleh karena kandungan hidrogennya yang tinggi, kompleks dan garam borohidrida telah menjadi daya tarik dalam konteks penyimpanan hidrogen.^[8] Terkait penelitian mengenai amonia borana, tantangannya terkait dengan lambatnya kinetika dan rendahnya rendemen hidrogen serta masalah dengan regenerasi dari borohidrida induknya.

Koordinasi kompleks

Borohidrida dapat berfungsi sebagai ligan untuk banyak logam, dan terdapat sangat banyak kimia koordinasi ion borohidrida.^[9] Dalam kebanyakan senyawa tersebut, ligan BH₄⁻ adalah bidentat. Beberapa borohidrida biner (yaitu, hanya mengandung ligan BH₄⁻) sangat mudah menguap. Salah satu contoh adalah uranium borohidrida.

Kompleks logam borohidrida sering kali dapat dibuat melalui reaksi eliminasi garam sederhana:

TiCl₄ + LiBH₄ → Ti(BH₄)₃(Et₂O) dalam dietil eter^[10]

Dekomposisi

Beberapa logam tetrahidroborat bertransformasi pada pemanasan untuk menghasilkan borida logam. Ketika kompleks borohidrida mudah menguap, jalur dekomposisi ini adalah dasar dari deposisi uap kimia (chemical vapour deposition, CVD), cara penumpukan film tipis borida logam.^[11] Misalnya, zirkonium dan hafnium diborida, ZrB₂ dan HfB₂, dapat dibuat melalui CVD tetrahidroborat Zr(BH₄)₄ dan Hf(BH₄)₄:

M(BH₄)₄ → MB₂ + B₂H₆ + 5H₂

Diborida logam dapat dimanfaatkan sebagai penyalut karena kekerasannya, titik leburnya yang tinggi, kekuatannya, ketahanannya terhadap keausan dan korosi, serta konduktivitas listriknya yang baik. Film diborida dapat dideposit pada berbagai bahan seperti kaca, tembaga, aluminium, dan baja.

Referensi

^ "Tetrahydroborate". Diakses tanggal 26 February 2013.
^ Rittmeyer, P.; Wietelmann, U. “Hydrides” in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2002, Wiley-VCH, Weinheim. DOI:10.1002/14356007.a13_199
^ Makheav, V.D. Russ.
^ Schlesinger, H.C.; Brown, H.R. "Metallo Borohydrides.
^ Schlesinger, H.C.; Brown, H.R.; Hoekstra, L.R. "Reactions of Diborane with Alkali Metal Hydrides and Their Addition Compounds.
^ Zuttel, A.; Borgschulte, A.; Orimo, S. Scripta Materialia 2007, 56, 823–828. DOI:10.1016/j.scriptamat.2007.01.010
^ Marks, T.J.; Kolb, J.R. Chem.
^ [1].
^ Besora, M.; Lledós, A. "Coordination Modes and Hydride Exchange Dynamics in Transition Metal Tetrahydroborate Complexes" Structure and Bonding (2008) volume 130, p. 149–202. DOI:10.1007/430_2007_076
^ Franz, H.; Fusstetter, H.; Nöth.
^ Jensen, J. A.; Gozum, J. E.; Pollina, D. M.; Girolami, G. S. "Titanium, zirconium, and hafnium tetrahydroborates as "tailored" CVD precursors for metal diboride thin films" J. Am. Chem.