Apakah boron membentuk senyawa tanpa ikatan kovalen?
Saya telah membaca bahwa boron, karena jumlah yang sangat tinggi dari tiga energi ionisasinya yang pertama, ia tidak dapat membentuk ion +3, dan oleh karena itu ia umumnya hanya membentuk senyawa kovalen. Tetapi dalam ujian masuk teknik India yang populer: makalah JEE MAINS-2014 19 April, pertanyaan ini diajukan:
Manakah dari pernyataan berikut yang tidak benar ?
Dalam larutan air, $\ce{Tl+}$ ion jauh lebih stabil daripada Tl (III)
$\ce{LiAlH4}$ adalah agen pereduksi serbaguna dalam sintesis organik.
$\ce{NO+}$ tidak isoelektronik dengan $\ce{O2}$
$\ce{B}$ selalu kovalen dalam senyawanya.
Jawaban yang diberikan adalah 4.
Saya mengerti bahwa mungkin ada pengecualian tetapi saya tidak dapat menemukannya di mana pun. Jika ada senyawa ionik boron, dapatkah seseorang menyebutkannya kepada saya?
Jawaban
Boron dapat membentuk ion tetapi ada beberapa cetakan halus. Anda tidak akan mendapatkan kation monatomik seperti logam di bawahnya. Sebaliknya, struktur boron ionik dibentuk dari gugus di mana ikatan ionik didorong oleh struktur orbital molekul dalam gugus ini, bukan oleh keelektronegatifan (lihat Jawaban ini ).
Kelompok seperti itu secara internal diikat oleh ikatan kovalen antara atom boron, jadi dalam pengertian ini boron masih membentuk ikatan kovalen. Ikatan ionik akan terjadi dengan atom unsur lain di luar gugus boron. Karena kulit valensi atom boron netral kurang dari setengah terisi, cluster kemungkinan akan memiliki energi rendah, orbital ikatan yang membutuhkan elektron dari atom luar. Dengan demikian, gugus boron akan menjadi anionik dan ikatan ionik kemungkinan besar akan terbentuk dengan logam elektropositif. Seperti yang disarankan dalam komentar, magnesium diborida ,$\ce{MgB2}$, Merupakan salah satu senyawa yang paling banyak dipelajari yang mengandung gugus boron tersebut. Ini telah menarik banyak minat penelitian karena suhu kritisnya yang relatif tinggi (39 K) untuk superkonduktivitas, yang mungkin terkait dengan dampak ikatan magnesium-boron ionik pada interaksi eletronik yang mengarah pada superkonduksi.
Magnesium diborida memiliki struktur berlapis dimana lapisan magnesium bergantian dengan lapisan boron. Yang terakhir terikat secara kovalen menjadi sarang lebah heksagonal, menyerupai lapisan karbon pada grafit. Namun, dalam lapisan boron, setiap atom hanya menyuplai tiga elektron per atom, bukan empat, sehingga lapisan tersebut dapat bertindak sebagai struktur penerima elektron untuk membentuk anion makro yang memiliki rumus.$\ce{B^-}$. Model ionik untuk diborida kemudian memiliki rumus empiris$\ce{Mg^{2+}(B^-)2}$. Di sini saya membahas dua referensi yang telah saya periksa, di mana ikatan diperiksa dan hasilnya dapat dibandingkan dengan model ini.
De la Mora dkk. [ 1 ] bandingkan magnesium diborida dengan yang lain$\ce{MeB2}$ diborida menggunakan logam transisi awal dan aluminium (yang terakhir mungkin juga dianggap memiliki karakter logam transisi awal, karena tidak ada $d$blok yang memisahkan elemen ini dari magnesium). Mereka menemukan bahwa sementara semua diborida memiliki karakter ionik yang signifikan, ionisitas ini ditingkatkan dalam senyawa magnesium. Dengan demikian senyawa magnesium telah meningkatkan anisotropi konduksi listrik karena elektron valensi terlokalisasi kuat pada lapisan boron. Zirkonium diborida, dengan ikatan ionik yang lebih sedikit dan lokalisasi elektron yang lebih sedikit, juga merupakan superkonduktor, tetapi suhu kritisnya menurut referensi ini hanya 5,5 K versus 39 K untuk senyawa magnesium. Para penulis juga menyarankan bahwa isoelektronik, ionik bahkan lebih kuat$\ce{Li(BC)}$ senyawa mungkin menawarkan peningkatan lebih jauh dalam superkonduktivitas.
Nishibori dkk. [ 2 ] menemukan bahwa pada suhu kamar, magnesium pada dasarnya terionisasi sepenuhnya$\ce{Mg^{2+}}$sementara boron tetap netral; muatan negatif dikaitkan dengan daerah interstisial seolah-olah membentuk ikatan logam. Ini masih mewakili dua pertiga dari pemisahan muatan teoretis untuk model ionik dan dalam pengertian itu, ikatan antara magnesium dan boron dapat dianggap sebagian besar bersifat ionik. Pada 15 K elektron menjadi lebih terlokalisasi sehingga boron sekarang memiliki muatan negatif yang signifikan dan persentase pemisahan muatan teoritis melebihi 80%.
Jadi, kedua referensi setuju bahwa dalam magnesium diborida, kombinasi sumber elektron elektropositif dengan struktur molekul yang menguntungkan untuk penerimaan elektron mengarah pada ikatan ionik yang kuat antara magnesium dan boron. Hal ini berlaku terutama dalam keadaan superkonduktor suhu rendah, meskipun ikatan boron-boron dalam lapisan boron itu sendiri tetap kovalen.
Referensi
1. Pablo de la Mora, Miguel Castro dan Gustavo Tavizonb, "Studi perbandingan struktur elektronik borida alkali tanah (MeB2; Me = Mg, Al, Zr, Nb, dan Ta) dan konduktivitas keadaan normalnya", Journal Kimia Solid State 169 (2002) 168–175,https://doi.org/10.1016/S0022-4596(02)00045-2.
2. Eiji Nishibori, Masaki Takata, Makoto Sakata, Hiroshi Tanaka, Takahiro Muranaka dan Jun Akimitsu, "Bonding Nature in MgB2", Journal of Physical Society of Japan 70 : 8 (2001), 2252-2254,https://doi.org/10.1143/JPSJ.70.2252.