Décaborane

Décaborane
Structure du décaborane(14)
Identification
Synonymes	nido-décaborane(14)
No CAS	17702-41-9
No ECHA	100.037.904
No CE	241-711-8
No RTECS	HD1400000
Apparence	solide blanc pulvérulent ou cristallisé à l'odeur nauséeuse évoquant le chocolat
Propriétés chimiques
Formule	H14B10B10H14
Masse molaire[1]	122,221 ± 0,071 g/mol H 11,55 %, B 88,45 %,
Propriétés physiques
T° fusion	99,6 à 99,7 °C[2]
T° ébullition	213 °C[2]
Solubilité	faiblement soluble dans l'eau froide, s'hydrolyse dans l'eau chaude
Masse volumique	0,94 g·cm-3[2] à 25 °C
Point d’éclair	80 °C[2]
Limites d’explosivité dans l’air	20 % vol.
Pression de vapeur saturante	6,7 Pa[2] à 25 °C
Précautions
SGH[2]
Danger H228, H301, H311, H330, P210, P233, P280, P301+P310, P302+P350 et P304+P340 H228 : Matière solide inflammable H301 : Toxique en cas d'ingestion H311 : Toxique par contact cutané H330 : Mortel par inhalation P210 : Tenir à l’écart de la chaleur/des étincelles/des flammes nues/des surfaces chaudes. — Ne pas fumer. P233 : Maintenir le récipient fermé de manière étanche. P280 : Porter des gants de protection/des vêtements de protection/un équipement de protection des yeux/du visage. P301+P310 : En cas d'ingestion : appeler immédiatement un CENTRE ANTIPOISON ou un médecin. P302+P350 : En cas de contact avec la peau : laver avec précaution et abondamment à l’eau et au savon. P304+P340 : En cas d'inhalation : transporter la victime à l’extérieur et la maintenir au repos dans une position où elle peut confortablement respirer.
Transport[2]
46    1868    Code Kemler : 46 : matière solide inflammable ou auto-échauffante, toxique Numéro ONU : 1868 : DÉCABORANE Classe : 4.1 Étiquettes : 4.1 : Matières solides inflammables, matières autoréactives, matières solides explosibles désensibilisées et matières qui polymérisent 6.1 : Matières toxiques Emballage : Groupe d'emballage II : matières moyennement dangereuses ;
Inhalation	Toux, vertiges, somnolences, maux de tête, transpiration, nausées, mal de gorge, faiblesse, tremblements, Incoordinations.
Peau	Peut être absorbé. Rougeurs.
Yeux	Rougeurs.
Ingestion	(Voir inhalation)
Écotoxicologie
Seuil de l’odorat	bas : 0,06 ppm[3]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Le décaborane, ou décaborane(14), est un hydrure de bore de formule chimique B₁₀H₁₄. Il s'agit d'un solide blanc cristallisé volatil et toxique à l'odeur puissante, amère et nauséeuse, évoquant le chocolat, très caractéristique^[4]. C'est l'un des principaux boranes, aussi bien comme précurseur des autres boranes que comme référence pour leur structure.

Propriétés et structure

Comme des composés organiques tels que le naphtalène C₁₀H₈ et l'anthracène C₁₄H₁₀, le décaborane peut être sublimé sous vide à température modérée. La sublimation est la principale méthode de purification du décaborane. Ce composé est très inflammable et, comme les autres boranes, sa combustion donne une flamme lumineuse de couleur verte. Il n'est pas sensible à l'humidité de l'air mais s'hydrolyse dans l'eau bouillante en libérant de l'hydrogène H₂ et en donnant une solution d'acide borique B(OH)₃. Il est soluble dans l'eau froide ainsi que dans un grand nombre de solvants apolaires ou modérément polaires.

L'ossature B₁₀ du décaborane ressemble à un octadécaèdre incomplet. Chaque atome de bore est lié à un ligand hydrure radial, tandis que quatre atomes de bore situés près de la partie ouverte de la molécule sont liés à des ligands hydrure supplémentaires. Cette structure est caractérisée comme nido.

Préparation et réactions

On produit généralement le décaborane par pyrolyse de boranes inférieurs, comme le diborane B₂H₆ et le pentaborane B₅H₉, qui donnent du décaborane avec libération d'hydrogène H₂^[5]. À l'échelle du laboratoire, le tétrahydruroborate de sodium NaBH₄ est traité au trifluorure de bore BF₃ pour donner du NaB₁₁H₁₄, lequel libère du borane BH₃ et de l'hydrogène H₂ lorsqu'il est traité à l'acide^[4].

Le décaborane réagit avec les bases de Lewis (L) comme l'acétonitrile CH₃CN et le sulfure de diméthyle (CH₃)₂S pour former des dérivés de formule générique B₁₀H₁₂·2L.

B₁₀H₁₄ + 2 L → B₁₀H₁₂L₂ + H₂.

Ces espèces sont identifiées comme clusters arachno et réagissent avec l'acétylène C₂H₂ pour donner le closo ortho-carborane :

B₁₀H₁₂·2L + C₂H₂ → C₂B₁₀H₁₂ + 2 L + H₂.

C'est un acide de Brønsted faible. La monodéprotonation donne l'anion [B₁₀H₁₃]⁻, qui présente également une structure nido.

Applications

Le décaborane n'a pas d'application notable bien qu'il ait fait l'objet de nombreuses recherches. Le fait qu'il se décompose à l'état plasma en donnant des ions de bore monoatomiques fait du décaborane un combustible possible pour la fusion aneutronique, et le rend envisageable pour l'implantation ionique à basse énergie lors de la fabrication de matériaux semiconducteurs. Il a également été étudié pour application en dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma afin de produire des couches minces contenant du bore. Dans le cadre des recherches sur la fusion nucléaire, le fait que le bore absorbe les neutrons a conduit à utiliser des couches minces riches en bore sur les parois des tokamaks afin de réduire la quantité d'impuretés dans le plasma et d'améliorer les performances globales du dispositif.

Le décaborane a également été développé comme additif à certains propergols haute performance. Des dérivés de décaborane ont également été étudiés, comme l'éthyl-décaborane. Un ergol breveté contient un copolymère vinyl-décaborane-polyester. Le vinyl-décaborane (« dékène ») est obtenu en faisant réagir du décaborane avec de l'acétylène.

Le décaborane est un réactif efficace permettant de réaliser l'amination réductrice des cétones et des aldéhydes^[6].

Risques

Moins toxique que le pentaborane B₅H₉, le décaborane reste une toxine puissante affectant le système nerveux central. Il peut être absorbé par la peau. Il forme des mélanges explosifs avec le tétrachlorométhane CCl₄, à l'origine d'une explosion survenue en 1948 dans une usine près de New-York.

Notes et références

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