Pentaborano (9) - Pentaborane(9)
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| Nomes | |
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Nome IUPAC
Pentaborano (9)
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| Outros nomes
Pentaborano, pentaboron nonaidrido, pentaborano estável
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| Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol )
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| ChEBI | |
| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard |
100.039.253 
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| Número EC | |
| 26757 | |
| Número RTECS | |
| UNII | |
| Número ONU | 1380 |
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Painel CompTox ( EPA )
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| Propriedades | |
| B 5 H 9 | |
| Massa molar | 63,12 g / mol |
| Aparência | Líquido incolor |
| Odor | picante, como leite azedo |
| Densidade | 0,618 g / mL |
| Ponto de fusão | −46,8 ° C (−52,2 ° F; 226,3 K) |
| Ponto de ebulição | 60,1 ° C (140,2 ° F; 333,2 K) |
| Reage com água | |
| Pressão de vapor | 171 mmHg (20 ° C) |
| Perigos | |
| NFPA 704 (diamante de fogo) | |
| Ponto de inflamação | 30 ° C (86 ° F; 303 K) |
| Limites explosivos | 0,42% -? |
| Dose ou concentração letal (LD, LC): | |
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LD 50 ( dose mediana )
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<50 mg / kg |
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LC 50 ( concentração média )
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3 ppm (camundongo, 4 h) 6 ppm (rato, 4 h) 3,4 ppm (camundongo, 4 h) 35 ppm (cachorro, 15 min) 244 ppm (macaco, 2 min) 67 ppm (rato, 5 min) 40 ppm (camundongo, 5 min) 31 ppm (rato, 15 min) 19 ppm (camundongo, 15 min) 15 ppm (rato, 30 min) 11 ppm (camundongo, 30 min) 10 ppm (rato, 1 h) 6 ppm (camundongo , 1 hora) |
| NIOSH (limites de exposição à saúde dos EUA): | |
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PEL (permitido)
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TWA 0,005 ppm (0,01 mg / m 3 ) |
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REL (recomendado)
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TWA 0,005 ppm (0,01 mg / m 3 ) ST 0,015 ppm (0,03 mg / m 3 ) |
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IDLH (perigo imediato)
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1 ppm |
| Estrutura | |
| C 4v | |
| 0 D | |
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Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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 verificar (o que é ?)
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| Referências da Infobox | |
Pentaborano (9) é um composto inorgânico com a fórmula B 5 H 9 . É um dos aglomerados de hidreto de boro mais comuns, embora seja um composto altamente reativo. Por causa de sua alta reatividade com o oxigênio, já foi avaliado como combustível de foguete ou jato . Como muitos dos hidretos de boro menores, o pentaborano é incolor, diamagnético e volátil. Está relacionado ao pentaborano (11) (B 5 H 11 ).
Estrutura, síntese, propriedades
Sua estrutura é de cinco átomos de boro dispostos em uma pirâmide quadrada. Cada boro tem um ligante hidreto terminal e quatro hidretos abrangem as bordas da base da pirâmide. É classificado como uma gaiola de nido.
Foi primeiro preparado por Alfred Stock por pirólise do diborano a cerca de 200 ° C. Uma síntese melhorada começa a partir de sais de octahidrotriborato (B 3 H 8 - ), que é convertido no brometo B 3 H 7 Br - usando HBr. A pirólise deste brometo dá pentaborano.
- 5 B 3 H 7 Br - → 3 B 5 H 9 + 5 Br - + 4 H 2
Nos EUA, o pentaborano foi produzido em escala comercial pela Callery Chemical Company.
Acima de 150 ° C, ele se decompõe, produzindo hidrogênio; quando ocorre em um recipiente fechado, o conseqüente aumento de pressão pode ser perigoso. É muito mais estável na presença de água do que o diborano . É solúvel em hidrocarbonetos, benzeno e ciclohexano e em graxas, incluindo aquelas usadas em equipamentos de laboratório. No armazenamento, ele se decompõe de forma insignificante, produzindo uma pequena quantidade de hidrogênio e resíduo sólido.
Reações
A química do pentaborano é extensa. A halogenação dá os derivados simétricos B 5 H 8 X, que podem ser isomerizados para colocar o haleto na base da pirâmide quadrada. Com bases fortes, como reagentes de alquil-lítio , pode ser desprotonado e os sais de lítio resultantes reagem com diversos eletrófilos para dar derivados substituídos. É ácido de Lewis , formando adutos duplos com dois equivalentes de trimetilfosfina . O pentaborano é usado para a síntese de outros aglomerados de hidreto de boro.
História de seu uso como combustível
O pentaborano foi avaliado pelas forças armadas dos EUA e da Rússia como um "combustível exótico". Como compostos simples de boro queimam com uma chama verde característica, o apelido desse combustível na indústria dos Estados Unidos era "Dragão Verde". Em termos de calor de combustão , o pentaborano supera seus compostos de carbono equivalentes porque seu elemento de auto-ligação, carbono , pesa mais de uma unidade de massa atômica a mais do que um átomo de boro , e alguns boranos contêm mais hidrogênio do que o equivalente de carbono. A facilidade de quebrar as ligações químicas do composto também é levada em consideração.
O interesse por essa substância começou como um possível combustível para jatos de alta velocidade. A mistura de propelente que produziria o maior impulso específico para um motor de foguete é às vezes fornecida como difluoreto de oxigênio e pentaborano. Durante os primeiros anos da corrida espacial e da lacuna de mísseis , os engenheiros de foguetes americanos pensaram que poderiam produzir mais barato um foguete que competisse com os soviéticos usando um primeiro estágio existente e colocando um estágio superior com um motor que produz empuxo em um alto impulso específico em cima dele. Assim, projetos foram iniciados para investigar este combustível.
Este pentaborano foi considerado para uso como combustível pela aviação norte-americana quando o XB-70 Valkyrie estava em fase de planejamento, mas a aeronave acabou usando combustível de hidrocarboneto. O pentaborano também foi investigado para ser usado como um bipropelente com tetróxido de nitrogênio . Na União Soviética, Valentin Glushko o usou para o motor de foguete experimental RD-270M , em desenvolvimento entre 1962 e 1970.
Outros boranos foram avaliados como combustíveis, incluindo propilpentaborano (BEF-2) e etil decaborano (REF-3). Diborano e decaborano e seus derivados também foram investigados.
Os problemas com este combustível incluem sua toxicidade e sua característica de explodir em chamas em contato com o ar. Além disso, seu escapamento (quando usado em um motor a jato) também seria tóxico. Muito depois de o pentaborano ter sido considerado impraticável, o estoque total do produto químico nos Estados Unidos , 1.900 libras, foi destruído no ano 2000, quando um meio seguro e barato de fazê-lo foi finalmente projetado. O processo utilizou hidrólise com vapor , produzindo hidrogênio e uma solução de ácido bórico . O sistema foi apelidado de "Dragon Slayer".
Segurança
Acima de 30 ° C, pode formar concentrações explosivas de vapores com o ar. Seus vapores são mais pesados que o ar. É pirofórico - pode inflamar-se espontaneamente em contato com o ar, mesmo quando ligeiramente impuro. Ele também pode formar prontamente compostos explosivos sensíveis ao choque e reage violentamente com alguns supressores de fogo, principalmente com halocarbonos e água. É altamente tóxico e os sintomas de exposição a níveis mais baixos podem ocorrer com um atraso de até 48 horas. Sua toxicidade aguda é comparável a alguns agentes nervosos .
Os limites de exposição ocupacional para pentaborano definidos pela Administração de Segurança e Saúde Ocupacional e Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional estão em 0,005 ppm (0,01 mg / m 3 ) ao longo de uma média ponderada de oito horas, com um limite de exposição de curto prazo de 0,015 ppm (0,03 mg / m 3 ). A toxicidade aguda do pentaborano faz com que seja considerado imediatamente perigoso para a vida e a saúde , com limite estabelecido em 1 ppm.