Borano de amoniaco: síntesis, descomposición y solubilidad

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Fuente de combustible de hidrógeno

Cuando lleva su automóvil a la estación de servicio para repostar, ¿se encoge un poco al ver que el precio aumenta constantemente? Con la creciente preocupación por el medio ambiente y el aumento de los precios del combustible, la investigación ha comenzado a buscar otras fuentes de energía.

Una posibilidad que ha atraído mucha atención es el combustible de hidrógeno. Pero primero es necesario determinar una buena fuente de hidrógeno. Una posible fuente de este hidrógeno que se ha estudiado es el borano amoniacal.

El borano de amoniaco es un compuesto con la fórmula química NH 3 BH 3 . Es el compuesto de boro-nitrógeno más simple. Hay otros compuestos, como el diamonato de diborano (DADB), que tienen una fórmula química similar, pero el borano de amoníaco es de particular interés porque es soluble en varios compuestos diferentes que otros no lo son.

Por ejemplo, DADB no es soluble en éter, pero el borano de amoníaco sí lo es. Si bien tanto el borano de amoníaco como el DADB son solubles en agua, el DADB se hidrolizará instantáneamente, mientras que el borano de amoníaco no reacciona muy rápidamente.

Síntesis de amoniaco borano

Existen varios métodos diferentes para sintetizar el borano de amoníaco. Uno para hacer primero borohidruro de amonio (NH 4 BH 4 ) combinando cloruro de amoniaco y borohidruro de sodio:

Reacción de cloruro de amoníaco y borohidruro de sodio

A continuación, el borohidruro de amonio se puede descomponer usando THF para formar borano de amoníaco:

Descomposición de borohidruro de amoniaco

El diborano (B 2 H 6 ) y el amoníaco también se pueden combinar a bajas temperaturas para formar amoníaco borano:

Borohidruro y amoniaco en amoniaco borano

Descomposición de amoniaco borano

Dado que el borano de amoníaco es particularmente interesante como una fuente potencial de combustible de hidrógeno, se han realizado muchas investigaciones para ver en qué se descompondrá el borano de amoníaco, en otras palabras, en qué se descompondrá cuando se caliente. Los productos exactos en los que se descompone dependen de las temperaturas utilizadas.

A 110 o C, el amoniaco borano se descompondrá en gas hidrógeno y N 2 B 2 :

Productos de descomposición a 110 grados C

Como se ve, este N 2 B 2 se polimerizará fácilmente. A medida que continuamos aumentando las temperaturas hasta 130 o C, el polímero emitirá más gas hidrógeno y otros dos productos, un compuesto cíclico de nitrógeno-borano y más polímero, pero ahora con dobles enlaces:

Productos de descomposición a 130

A medida que seguimos aumentando la temperatura, hasta 1170-1500 o C se desprende más gas hidrógeno y se forma nitruro de boro:

Productos de descomposición a 1500 grados C

Resumen de la lección

El borano de amoníaco es una fuente potencial de combustible de hidrógeno debido a su alto porcentaje (por peso molecular) de hidrógeno. Tiene la fórmula química de NH 3 BH 3 . También es soluble en éter y agua sin reaccionar.

El borano de amoníaco se puede sintetizar combinando cloruro de amoníaco y borohidruro de sodio y luego descomponiéndolo en THF. También se puede formar combinando diborano y amoniaco a bajas temperaturas.

El borano de amoníaco se descompone en gas hidrógeno y productos adicionales a diferentes temperaturas:

  • 110 o C: N 2 B 2 y su polímero
  • 130 o C: nitrógeno-borano cíclico y un polímero de doble enlace
  • 1170-1500 o C: nitruro de boro