乙硼烷,也称乙硼烷(6),是一种
无机化合物,是能分离出的最简单的
硼烷,化学式为B2H6,有剧毒。常温下为无色气体,用作火箭和导弹的
高能燃料,也用于有机合成。它是含有
三中心键的经典化合物。
理化性质
熔点:-165℃
沸点:-92.5℃
闪点:-90℃
密度:1.18kg/m3(15℃,气体)
饱和蒸汽压:29.86kPa(-112℃)
临界温度:16.7℃
临界压力:4.0MPa
折射率:1.545(20℃)
引燃温度:38-51℃
爆炸上限(V/V):98%
爆炸下限(V/V):0.9%
外观:无色气体,有特臭
结构
结构见图片“乙硼烷结构图”。乙硼烷(6)的分子结构和分子内部的电荷分布如图所示,这是一种由两个对称的三中心BHB氢桥键所构成的分子。其中两个硼原子各用两个s杂化轨道分别与两个氢原子的1s轨道重叠而成两个互为~120°角的键(B-H键),这四个键同处在一个平面上,共用8个成键电子,每个硼原子又用第三个s
杂化轨道和余下的一个
p轨道组合而成两个轨道φ,一个指向平面的上边,一个指向平面的下边,分别与一个“桥氢”原子的1s轨道对称地组合而成两个成键BHB
分子轨道,构成两个三中心BHB桥键,并正好用上其余的4个价电子。
在这个结构中,两个硼原子之间的距离虽然与单质
硼内的B-B键很相近,但二者没有直接成键,而是通过两个BHB桥键连接在起的。所以它们之间不能旋转。
稳定性
B2H6是一种无色气体,在常压下于180.6K液化。它至少有两种晶状变体:低温的α型和高温的β型,二者的转变温度大约是60K。乙硼烷(6)虽然是一个吸热化合物,但相当稳定。如果β-菱形硼的
原子化热是562.7kJ/mol,则B2H6的原子化热是2397.9kJ/mol。这就是说B2H6分子内的化学键是比较牢固的。根据间接法估算B2H6→2BH3的
离解能大约是92kJ /mol,B-H键的平均键能大约是384.6kJ/mol。
乙硼烷(6)的化学性质相当活泼,即使是在室温或低于温时,它也可以与各种无机分子和有机分子反应。在室温干燥状态下一般不燃烧,与潮湿空气接触,即使在低温也能发生爆炸性燃烧,产生绿色火焰。在室温下也能分解,分解产物随温度高低而变化,到500℃时完全分解成氢和硼。能与
氨、甲醇、
乙醛、乙醚及锂、钠、钾、
钙、铝等金属激烈反应。遇水分解变成氢及
硼酸。
制备方法
可由
硼氢化钠与稀硫酸反应生成,再经纯化、液化制得。反应方程式:
2BH4- + 2H+ → 2H2 ↑ + B2H6 ↑
硼氢化钾和磷酸也可以用类似的方法反应得到乙硼烷。此外,还有以
三氟化硼和
三氯化硼为原料用氢化物来还原制备的方法。
应用领域
用作高纯度
硼单晶及
十硼烷的原料,也用作半导体工业的掺杂源。可用作火箭和导弹的高能燃料,也可用于半导体生产,
硅和
锗的外延生长、钝化、扩散和离子注入。随着大规模集成电路集成度的提高,对B2H6纯度的要求也越来越高。还可用作火箭和导弹的高能燃料。用于制药、金属焊接和有机合成等领域。
计算化学数据
疏水参数计算参考值(XlogP):无
氢键供体数量:0
氢键受体数量:0
可旋转化学键数量:0
互变异构体数量:0
拓扑分子极性表面积:0
重原子数量:2
表面电荷:0
复杂度:8
同位素原子数量:0
确定原子立构中心数量:0
不确定原子立构中心数量:0
确定化学键立构中心数量:0
不确定化学键立构中心数量:0
共价键单元数量:1
毒理学数据
1、急性毒性:LC50:58mg/m3(大鼠吸入,4h);33mg/m3(小鼠吸入)。
2、亚急性与慢性毒性:狗及大鼠长期暴露于1.1~2.2mg/m3浓度下无死亡;在5.6mg/m3浓度下,每天吸入6h,动物长久开始发生死亡。
应急处理
泄漏应急处理
迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并立即进行隔离,小泄漏时隔离300米,大泄漏时隔离450米,严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿防毒服。从上风处进入现场。尽可能切断泄漏源。合理通风,加速扩散。喷雾状水稀释。漏气容器要妥善处理,修复、检验后再用。
急救措施
吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。
灭火方法:切断气源。若不能立即切断气源,则不允许熄灭正在燃烧的气体。喷水冷却容器,可能的话将容器从火场移至空旷处。灭火剂:
二氧化碳。禁用水柱和泡沫。
安全信息
信息:
危险运输编码:暂无
危险品标志:很易燃
安全标识:S9 S16 S45 S36/S37/S39
危险标识:R12 R23/24/25 R36/37/38
储存运输
储存于阴凉、通风良好的专用库房内,实行“双人收发、双人保管”制度。远离火种、热源。库温不超过25℃,相对湿度不超过75%。应与氧化剂、碱类、卤素、食用化学品分开存放,切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备。