Характерные степени окисления и важнейшие соединения.В большинстве соединений бор проявляет степень окисления +3 (борный ангидрид В2О3, тетраборат натрия, бура Na2B4O7, борная кислота НзВОз, нитрид бора BN). 2. Природные ресурсы. Содержание бора в земной коре составляет 3-10-3%. В свободном состоянии бор не встречается, он находится в основном в виде кальциевых и магниевых солей полиборных кислот (В203)n(Н2О), реже—в виде буры и борной кислоты (растворены в воде некоторых озер и источников). 3. Получение. Технический бор получают магнийтермическим восстановлением борного ангидрида В2О3 (образующегося при термическом разложении борной кислоты, которую, в свою очередь, добывают обработкой боратов серной кислотой): 3Mg + В2О3 -=>3MgO + 2В Реакция экзотермична и вызывается поджиганием реакционной смеси магниевой лентой. В результате этой реакции выделяется аморфный бор. MgO удаляют растворением в хлористоводороднон кислоте. Бор получают также электролитическим восстановлением расплава смеси боратов и фтороборатов щелочных металлов. Чистый кристаллический бор получают восстановлением галогенидов водородом: ~ 1300 С 2ВВr3+ЗН2 =======>- 6НВr+2В Проводят также термическое разложение В2Н6 и ВI3. Бор высокой чистоты получают также вытягиванием монокристаллов из его расплава. 4. Свойства. Бор известен в аморфной (коричневой) и кристаллической (черной) формах, т.пл. 2300°С, т.кип. 3700°С, р = 2,34 г/см3. Кристаллическая решетка бора очень прочна, это проявляется в его высокой твердости, низкой энтропии,[7 Дж/(моль-К)] и высокой температуре плавления. Бор—полупроводник. Неметалличность бора отвечает его положению в периодической системе - между бериллием и углеродом и по диагонали— рядом с кремнием. Поэтому у бора проявляется сходство не только с алюминием, но и с кремнием. Из его положения следует также, что соединения бора с азотом должны быть по электронному строению и свойствам похожи на углерод. 2ВН3(г) — В2Н6(г); дельта G= - 126 кДж 3NaBH4+4BF3 — >; 2В2Н6 + 3NaBF4 6H2 (г) + 2ВС13 (г) — >; В2Н6(г) + 6НСl (г) Диборан В2Н6 — энергичный восстановитель, на воздухе он самовоспламеняется В2Н6+3О2 =>В2О3+ЗН2О С водой взаимодействует с выделением водорода; В2Н6+6Н2О =>. 2Н3ВО3+6Н2 В среда эфира В2Н6 реагирует с гидридом лития, образуя борогидрид B2H6+2LiH => 2LiBH4 Чаще, чем Li [BH4], используют Na [BH4], получаемый по реакции- 4NaH + B(OCH3)3 => Na[BН4] + 3NаОСН3 В2О3 + ЗС => 2В + ЗСО 2B2O3+P4O10 => 4BPO4 Н3ВО3+Н2O => [В(ОН)4] + H При нейтрализации Н3ВО3 не образуются ортобораты, содержащие ион (ВО3)3-, а получаются тетрабораты, метабораты или соли других полиборных кислот: 4Н3ВО3+2NаОН => Na2BO4 + 7Н2О Н3ВО3 + NaOH => NaBO2 + 2Н2О 6. Применение. Бор применяют как добавку к сплавам, увеличивающую их жаропрочность и износостойкость; бор вводят также в поверхностный слой изделий (борнрование). Ядро атома бора имеет высокое сечение захвата нейтронов, поэтому бор используют для защиты от нейтронов и в регулирующих устройствах атомных реакторов (применяют борсодержащую сталь). Бораты входят в состав многих моющих средств. В2О3 — необходимая составная часть ряда эмалей и глазурей, а также специальных сортов стекла (термостойких и др.), в том числе химически стойкого стекла для изготовления лабораторной посуды. ВF3, являющийся активной кислотой Льюиса, применяют в качестве катализатора многих органических реакций (полимеризация, этерификация и др.). Борогидриды лития и натрия широко используют в органических синтезах как сильные восстановители. Графитоподобный нитрид бора служит изолятором и твердой высокотемпературной смазкой, алмазоподобный BN широко применяют как сверхтвердый материал в буровых работах, при обработке металлов и др. Бориды Ti, V, Сг, Zr, Nb, Hf, Та (их состав ЭВ2) и Mo2B5, температуры плавления которых лежат в интервале 2100—3250 °С, применяют для изготовления различных высокоогнеупорных деталей. Изделия получают формованием из порошков боридов и последующим спеканием при высокой температуре (часто и при высоком давлении).
|
