Химические свойства бора

Свойства бора

1. Единственный неметалл в 13 группе

2. Очень высокие т.пл. (2573 оС).кип. (3660 оС)и т

3. d = 2.35 г/см3 – черный, кристаллический бор d = 1.73 г/см3 – коричневый, аморфный бор

4. Кристаллический бор очень твердый (9.5 по шкале Мооса)

5. Кристаллический бор – полупроводник, Еg = 1.55 эВ

6. Бор имеет 2 стабильных изотопа 10В, 11В

105В + 10n = 42He + 73Li замедление нейтронов

7. Бор – восстановитель, Е0(Н3ВО3/В) = -0.87 В

Химические свойства

При комнатной температуре бор химически инертен и взаимодействует непосредственно только с фтором:

2B + 3F2 = 2 B F3.

При нагревании бор окисляется хлором, кислородом и некоторыми другими неметаллами:

4 B + 3 O2 = 2 B2 O3 (700 0 C), Df H = - 1264 к Дж/ моль, 2 B + 3 Cl2 = 2 B Cl3.

Оксид бора B2 O3 – кристаллическое вещество, О = В – О – В = О, угол ВОВ = 95 0.

При взаимодействии с водой переходит медленно в борную кислоту:

B2 O3 + 3 Н2 О = 2 Н3 В О3.

Отношение к галогенам.

2 В + 3 Г2 = 2 В Г3,

У бора есть вакантная 2 р – орбиталь, поэтому бор может образовывать комплексные соединения:

B F3 + H F = H [BF4],

Отношение к воде.

2 В + 6 Н2 О (пар) = 2 Н3 В О3 + 3 Н2 (температура красного каления).

Отношение к кислотам и щелочам.

2 B (аморфный) + 2 NaOH + 2 H2 O = 2 Na B O2 + 3 H2

Концентрированные кислоты H2 SO4 и HNO3 окисляют В до Н3 В О3:

В + 3 HNO3 (конц.) = Н3 В О3 + 3 NO2, 2 В + 3 H2 SO4 (конц.) = 2 Н3 В О3 + 3 SO2.

Отношение к водороду. С водородом бор не реагирует

Получение бораАморфный бор образуется по реакциям: В2 О3 + 3 Mg = Mg O + 2 B,

K[B F4] + 3 Na = K F +3 Na F + B

Химические свойства бора

1. Бор химически инертен. Не реагирует с водой, кислотами и щелочами при н.у.

2. При нагревании реагирует с неметаллами

4B + 3O2 = 2B2O3 700 oC

2B + 3Cl2 = 2BCl3 800 oC

2B + N2 = 2BN 900 oC

3. При Т>1000 оС реагирует со многими металлами и оксидами

2B + Al = AlB2

10B + 2P2O5 = P4 + 5B2O3

2B + 3H2O = 3H2 + B2O3

4. Окисляется кислотами-окислителями и в щелочных расплавах

B + 3HNO3 (конц) = H3BO3 + 3NO2 ∼100 oC

2B + KClO3 + 2KOH = 2KBO2 + KCl + H2O

Получение бора

Бор встречается в виде оксидных минералов

Na2B4O7·10H2O бура

Na2B4O7·4H2O кернит

MgCaB6O11·6H2O гидроборацит

Получение аморфного бора

1) MgCaB6O11·6H2O + 4HCl + H2O = 6H3BO3 + CaCl2 + MgCl2

2H3BO3 B2O3 + 3H2O

B2O3 + 3Mg = 3MgO + 2B

2) Na2B4O7 + 3Mg = 2NaBO2 + 3MgO + 2B

Получение кристаллического бора

2BBr3 + 3H2 = 6HBr + 2B

Диборан

1. BH3 крайне неустойчив. Простейший боргидрид – B2H6

MgB2 + 2Mg + 6HCl = 3MgCl2 + B2H6

2BF3 + 6NaH = 6NaF+ B2H6

2. Гидролиз, окисление B2H6

B2H6 + 6H2O = 2H3BO3 + 6H2

B2H6 + 3O2 = 2H3BO3

3. Строение B2H6

В: sp3 – гибридные орбитали

Всего 12е–: электрон-дефицитное соединение

Тетрагидробораты

1. Получение

B2H6 + 2LiH = 2Li[BH4]

2. Na[BH4] растворим в воде, Li[BH4] – гидролизуется

Li[BH4] + 2H2O = 4H2 + LiBO2

3. Восстановительные свойства

Li[BH4] + 2I2 = BI3 + LiI + 2H2

Li[BH4] + GeCl4 = GeH4 + BCl3 + LiCl

4Li[BH4] + 9H2O = Li2B4O7 + 16H2 + 2LiOH

4. Другие гидробораты

Na[B3H8], K[B9H14], K[B11H14]

Бориды

1. Образуются большинством металлов

2. Бориды d-металлов тугоплавки, часто нестехиометричны

т.пл. (ZrB) = 2996 оС

3. Получаются прямым взаимодействием при высокой to

4. По кристаллическому строению делятся на 2 группы

Образованные внедрением атомов B в структуру металла

Содержащие кластеры В

Галогениды бора

1. Получение

B2O3 + 3CaF2 + 3H2SO4 = 2BF3↑ + 3CaSO4 + 3H2O

B2O3 + 3C + 3Cl2 = 2BCl3↑ + CO

BF3 + AlBr3 = BBr3 + AlF3

3Na[BH4] + 8I2 = 2BI3 + 2NaI + 4H2 + 4HI

2. Гидролиз

BCl3 + 3H2O = H3BO3 + 3HCl

4BF3 + 3H2O = H3BO3 + 3HBF4

3. Реакции с основаниями Льюиса

BF3 (газ) + NH3 (газ) = F3B–NH3 (тв)

4. Тетрафтороборная кислота HBF4

Существует только в растворе сильная кислота pKa = −0.2

Соли – тетрафторобораты. Устойчивы, хорошо растворимы, не гидролизуются

5. Другие галогениды бора B2F4, B2Cl4, B2Br4, B2I4, B4Cl4 – все легко диспропорционируют

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: