Diborana

Diborana adalah senyawa kimia yang terdiri dari boron dan hidrogen dengan rumus kimia B2H6. Senyawa ini merupakan gas tak berwarna, sangat tak stabil dan piroforik pada suhu kamar dengan bau manis yang repulsif. Diborana sangat tercampur baik dalam udara, dengan mudah membentuk campuran yang mudah meledak. Diborana akan menyala secara spontan di udara lembap pada suhu kamar. Sinonim senyawa ini meliputi boroetana, boron hidrida, dan diboron heksahidrida.

Diborana adalah senyawa boron kunci dengan berbagai aplikasi. Senyawa ini diklasifikasikan sebagai "endotermik", yang berarti bahwa panas pembentukannya, ΔH°f bernilai positif (36 kJ/mol). Meskipun ketidakstabilan termodinamikanya yang tinggi, diborana secara mengejutkan tidak bereaksi terhadap alasan kinetika, dan diketahui berperan dalam berbagai transformasi kimiawi, banyak di antaranya terkait dengan hilangnya dihidrogen.
 Produksi dan sintesis 
Studi ekstensif diborana telah menyebabkan perkembangan dari beberapa sintesis. Kebanyakan persiapan memerlukan reaksi dari donor hidrida dengan halida boron atau alkoksida. Sintesis industri diborana melibatkan reduksi BF3 oleh natrium hidrida, litium hidrida atau litium aluminium hidrida:
8 BF3  +  6 LiH  →  B2H6  +  6 LiBF4

Dua metode laboratorium dimulai dari boron triklorida dengan litium aluminium hidrida atau dari larutan boron trifluorida eter dengan natrium borohidrida. Kedua metode menghasilkan rendemen sebesar 30%:
4 BCl3  +  3 LiAlH4  →  2 B2H6  +  3 LiAlCl4
4 BF3  +  3 NaBH4  →  2 B2H6  +  3 NaBF4

Metode yang lebih tua memerlukan reaksi langsung dari garam borohidrida dengan asam non-oksidasi, seperti asam fosfat atau asam sulfat encer.
2 BH4−  +  2 H+  → 2 H2 +  B2H6
Demikian pula, oksidasi garam borohidrida telah ditunjukkan dan tetap sesuai untuk persiapan skala kecil. Misalnya, menggunakan iodin sebagai pengoksidasi:
2   +    → 2 NaI  +    +  
Sintesis skala kecil lainnya menggunakan kalium hidroborat dan asam fosfat sebagai bahan awal.
 Reaksi 
Diborana adalah pereaksi yang sangat reaktif serbaguna yang memiliki sejumlah besar aplikasi. Pola reaksi yang mendominasi melibatkan pembentukan adisi dengan basa Lewis. Seringkali aduk awal tersebut berjalan cepat untuk menghasilkan produk lain. Hal ini bereaksi dengan amonia untuk membentuk diamoniat diborana, DADB, dengan jumlah amonia borana yang lebih rendah tergantung pada kondisi yang digunakan. Diborana juga bereaksi dengan mudah pada alkuna untuk membentuk produk alkena tersubstitusi yang akan segera mengalami reaksi adisi.

Sebagai zat piroforik, diborana bereaksi secara eksotermik dengan oksigen untuk membentuk boron trioksida dan air, sehingga dianggap sebagai propelan rokethttps://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19930086375.pdfhttps://history.nasa.gov/SP-4404/ch5-1.htm tetapi tidak digunakan karena terlalu mahal dan penanganan yang berbahaya:
 B2H6 + 3 O2 → B2O3 + 6 H2O (ΔHr = –2035 kJ/mol = –73,47 kJ/g)

Diborana juga bereaksi keras dengan air untuk membentuk hidrogen dan asam borat:
 B2H6 + 6 H2O → 2 B(OH)3 + 6 H2 (ΔHr = –466 kJ/mol = –16,82 kJ/g)

Diborana juga bereaksi dengan metanol untuk memberi hidrogen dan ester trimetoksiborat:
 B2H6 + 6 MeOH → 2 B(OMe)3 + 6 H2
Perlakuan diborana dengan amalgam natrium menghasilkan NaBH4 dan Na[B3H8]
Ketika diborana diberi perlakuan dengan litium hidrida dalam dietil eter, litium borohidrida terbentuk:
 B2H6 + 2 LiH → 2 LiBH4

Diborana bereaksi dengan gas hidrogen klorida anhidrat atau hidrogen bromida untuk menghasilkan halohidrida boron:
 B2H6 + HX → B2H5X + H2      (X = Cl, Br)
Mereaksikan diborana dengan karbon monoksida pada suhu 470K dan 20bar menghasilkan H3BCO.
 Kegunaan 
 Pereaksi dalam sintesis organik 
Diborana dan variannya merupakan pereaksi utama dalam sintesis organik untuk hidroborasi, di mana alkena diadisi pada ikatan B-H untuk menghasilkan trialkilborana. Diborana juga digunakan sebagai agen pereduksi secara kasar sebanding dengan reaktivitas litium aluminium hidrida. Senyawa ini mudah mereduksi asam karboksilat menjadi alkohol terkait, sementara keton bereaksi lambat.
 Propelan roket 
Diborana telah disarankan sebagai propelan roket dan dibakar secara eksperimental tetapi tidak digunakan dalam bagian roket apapun, seperti karet vulkaniser, sebagai katalis untuk polimerisasi hidrokarbon, sebagai akselerator kecepatan pembakaran, dan sebagai agen doping untuk produksi semikonduktor. Senyawa ini juga merupakan zat antara dalam produksi boron murni untuk memproduksi semikonduktor. Hal ini juga digunakan untuk melapisi dinding tokamak untuk mengurangi jumlah kotoran logam berat di plasma inti.
 Keamanan 
Efek toksik dari diborana terutama disebabkan oleh sifat iritannya. Paparan jangka pendek terhadap diborana bisa menimbulkan sensasi sesak dada, sesak napas, batuk, dan desah. Tanda dan gejala ini bisa terjadi segera atau tertunda hingga 24 jam. Iritasi kulit dan mata juga bisa terjadi. Studi pada hewan telah menunjukkan bahwa diborana menyebabkan jenis efek yang sama diamati pada manusia.

Orang yang terpapar dalam waktu lama terhadap jumlah diborana yang rendah mengalami iritasi pernapasan, kejang, kelelahan, kantuk, kebingungan, dan tremor transien sesekali.

 Perbandingan propelan roket cair di permukaan laut dan dalam ruang hampa 
Data dalam tabel di bawah ini berasal dari buku Huzel & Huang "Modern Engineering for Design of Liquid-Propellant Rocket Engines", 1992, American Institute of Aeronautics and Astronautics, Washington, (ISBN 1-56347-013- 6); Berisi hasil yang diterbitkan oleh Rocketdyne berdasarkan perhitungan yang dilakukan dengan asumsi pembakaran adiabatik, ekspansi isentropik uniaxial dan penyesuaian berkelanjutan rasio campuran oksidan/bahan bakar sebagai fungsi ketinggian. Perhitungan ini dilakukan untuk tekanan ruang bakar sebesar 1.000 PSI, yaitu 1.000 "pon per inci persegi", yang dalam satuan internasional (SI) setara dengan 6.894.757 Pa. Kecepatan ejeksi pada tekanan yang lebih rendah dapat diperkirakan dengan menerapkan koefisien dari grafik seberang.

Besaran yang ditampilkan dalam tabel ini adalah sebagai berikut:
 ratio, perbandingan pencampuran (laju aliran massa oksidan terhadap laju aliran massa bahan bakar)
 v e, kecepatan ejeksi gas buang, dinyatakan dalam meter per detik
 ρ, kepadatan nyata propelan, dinyatakan dalam gram per sentimeter kubik
 T C, suhu keseimbangan di ruang bakar, dinyatakan dalam °C
 C*, kecepatan karakteristik, dinyatakan dalam meter per detik

Tujuan tabel ini adalah untuk menjelaskan evolusi parameter antara lepas landas dan kedatangan di orbit: di sebelah kiri, nilai di permukaan laut; di sebelah kanan, sama dalam kehampaan. Ini adalah nilai nominal yang dihitung untuk sistem ideal, dibulatkan dalam satuan SI (komposisi dinyatakan dalam persentase massa):

 Oksidan Bahan bakar reduktor Hiprg Kriyo Ekspansi optimal pada 6.895  kPadi permukaan laut Ekspansi optimal pada 6.895  kPadalam ruang hampa Bipropelan kriogenik pengoksidasi LOX, LF2 atau FLOX ratioOx/Red v em/s ρ/cm 3 T C°C C*m/s ratioOx/Red v em/s ρ/cm 3 T C°C C*m/sTidakYa4.133.8160,292.7402.4164.834.4620,322.9782.386TidakYa3.213.0340,823.2601.8573.453.6150,833.2901.838TidakYa2.893.0060,903.3201.8403.103.5840,913.3511.825RP-1TidakYa2.582.9411.033.4031.7992.773.5101.033.4281.783TidakYa0,923.0651.073.1321.8920,983.4601.073.1461.878TidakYa1.963.3510,743.4892.0412.064.0160,753.5632.03970% + 30 TidakYa4.803.8710,322.9542.4535.704.5200,363.1952.417RP-1TidakYa3.013.1031.093.6651.9083.303.6971.103.6921.88970 + 30% RP-1YaYa3.843.3771.204.3612.1063.843.9551.204.3612.10487,8 + 12,2% MMHYaYa2.823.5251.244.4542.1912.834.1481.234.4532.186YaYa7.944.0360,463.6892.5569.744.6970,523.9852.53034,8% Li 65,2% YaYa0,964.2560,191.8302.68039,3% Li + 60,7 YaYa1.085.0500,211.9742.656YaYa4.533.4141.033.9182.0684.744.0751.043.9332.064YaYa3.683.3351.093.9142.0193.783.9871.103.9232.014MMHYaYa2.393.4131.244.0742.0632.474.0711.244.0911.987YaYa2.323.5801.314.4612.2192.374.2151.314.4682.122YaYa3.323.5311.124.3372.1943.354.1431.124.3412.193Bipropelan kriogenik dengan pengoksidasi oksigen fluoridaHiprgKriyoRasio
Ox/Redv e
m/sρ
/cm 3T C
°CC*
m/sRasio
Ox/Redv e
m/sρ
/cm 3T C
°CC*
m/sYaYa5.924.0140,393.3112.5427.374.6790,443.5872.499YaYa4.943.4851.064.1572.1605.584.1311.094.2072.139YaYa3.873.5111.134.5392.1763.864.1371.134.5382.176RP-1YaYa3.873.4241.284.4362.1323.854.0211.284.4322.130YaYa1.513.3811.263.7692.0871.654.0081.273.8142.081MMHYaYa2.283.4271.244.0752.1192.584.0671.264.1332.10650,5% MMH + 29,8% + 19,7 YaYa1.753.2861.243.7262.0251.923.9081.253.7692.018YaYa3,953.6531.014.4792.2443,984.3671.024.4862.167Bipropelan tersimpan dengan oksidan nitrogenHiprgKriyoRasio
Ox/Redv e
m/sρ
/cm 3T C
°CC*
m/sRasio
Ox/Redv e
m/sρ
/cm 3T C
°CC*
m/sIRFNA III aMMHYaTidak2.592.6901.272.8491.6652.713.1781.282.8411.655UDMHYaTidak3.132.6681.262.8741.6483.313.1571.272.8641.63460% UDMH + 40% DETAYaTidak3.262.6381.302.8481.6273.413.1231.312.8391.617IRFNA IV HDA MMHYaTidak2.432.7421.292.9531.6962.583.2421.312.9471.680UDMHYaTidak2.952.7191.282.9831.6763.123.2201.292.9771.66260% UDMH + 40% DETAYaTidak3.062.6891.322.9031.6563.253.1871.332.9511.641YaTidak1.362.8621.212.9921.7811.423.3691.222.9931.770MMHYaTidak2.172.8271.193.1221.7452.373.3471.203.1251.72450% UDMH + 50% YaTidak1,982.8311.123.0951.7472.153.3491.203.0961.731Bipropelan tersimpan dengan oksidan terhalogenasiHiprgKriyoRasio
Ox/Redv e
m/sρ
/cm 3T C
°CC*
m/sRasio
Ox/Redv e
m/sρ
/cm 3T C
°CC*
m/sYaTidak2.812.8851.493.6501.8242.893.3561,503.6661.822YaTidak2.663.0691.473.8941.9352.713.5801.473.9051.934MMHYaTidak2.822.9621.403.5771.8372.833.4881.403.5791.83786% MMH + 14% YaTidak2.782.9711.413.5751.8442.813.4981.413.5791.844

 Referensi 

 Bacaan lebih lanjut 

 Pranala luar 
 International Chemical Safety Card 0432
 National Pollutant Inventory - Boron and compounds
 NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards
 U.S. EPA Acute Exposure Guideline Levels

Kategori:Borana
Kategori:Bahan bakar roket
Kategori:Reduktor
Kategori:Gas industri
Kategori:Bahan kimia beraroma manis
Kategori:Bahan piroforik