ЕЛЕМЕНТИ V ГРУПИ Бор В – рідкісний елемент,

ЕЛЕМЕНТИ V ГРУПИ

Бор

В – рідкісний елемент, зустрічається виключно у зв'язаному вигляді Na2B4O7 · 10H20 - бура Na2B4O7 · 4H2O - керніт H3BO3 - сассолін (термальні джерела вулканічного походження) Ca2B6O11 - колеманіт Mg3B8O15 – борацит

Добування 2Ca2B6O11 + Na2CO3 + H2O → 3Na2B4O7 + + 4CaCO3 + 2NaOH Na2B4O7 → H3BO3 → B2O3 B2O3 + C B2O3 + 3Mg → 3MgO + 2B

чистий B добувають B2H6 → 2B + 3H2 2BCl3 + 3H2 → B + 6HCl 2BI3 → 2B + 3I2 t 12000C t

Аморфний В (темно – бурий порошок ρ = 1,74 г/см3) Кристалічний В (сіро – чорний порошок ρ = 2,34 г/см3)

2s2 2p1 В вал = 1 (майже ніколи не реалізується) B* sp2-гібридизація

Властивості В нагадують властивості Si (діагональна подібність) Si і В є електронодефіцитними елементами В* Si* В—Н і В—В нестійкі В—О В—F – стійкі зв'язки зв'язки

Характерні ступені окиснення -3 0 +3 Mg3B2 B B2O3, H3BO3, Na2B4O7

Хімічні властивості ЕН=2,0 Реакційна здатність аморфного В вища, ніж кристалічного, в реакції вступає тільки за високих температур 4B + 3O2 → 2B2O3 В - відновник 2B + 3Cl2 → 2BCl3 B + H2 2B + 3Mg → Mg3B2 В - окисник +3

Бориди металів Бориди s-елементів Mg3B2 + H2O Mg3B2 + 6HCl → 3MgCl2 + B2H6 (BH3)2

Бориди d-елементів: тугоплавкі, тверді, хімічно інертні

Бороводні(борани) ВnHn+4 i BnHn+6 (ВН3)2 або В2Н6, B5H9, B6H10, ..., В4Н10, B5H11,... а також B8H18, B20H16

В – електронодефіцитний елемент, а у гідрогену за рахунок більшої ЕН з'являється надлишок електронної густини Це обумовлює утворення трицентрового зв'язку δ- δ-

Мg3В2 + 6НCl → 3MgCl2 + B2H6 3MgВ2 + 6НCl → 3MgCl2 + В2Н6 + 4В В — Н B — H борани - гідриди В2Н6 нестійкий В2Н6 → 2В + 3Н2 на повітрі самозаймається 2,0 2,1 δ+ δ-

Сполуки бору з оксигеном 4В + 3О2 → 2В2О3 В2О3 існує в аморфному та кристалічному виглядах tпл = 4500C tкип = 22500C В газоподібному стані

на відміну від SiO2 В2О3 розчиняється в Н2О В2О3 + 3Н2О → 2Н3ВО3 sp2-гібридизація

Н3ВО3 tпл = 1710C ρ = 1,46 г/см3 В О О Н Н О О Н В О Н О Н В О О Н Розчинність у воді за звичайних умов низька (~ 2 г/л), але суттєво зростає з підвищенням температури

H3BO3 + H2O ⇆ [B(OH)4]- + H+ K = 7,3 ·10-10 ОН OH - В + HО — Н ⇆ B + Н+ HO OH НО ОН HO

Збільшення концентрації (> 0,025 моль/л) супроводжується полімеризацією 3H[B(OH)4] ⇆ [B3O3(OH)4]- + H+ + 5H2O (HBO2)3

H3BO3 ⇆ (HBO2)n ⇆ (B2O3)x(H2O)y ⇆ ⇆ H2B4O7 ⇆ B2O3 сила кислот ...... H3BO3 – ортоборна кислота HBO2 – метаборна кислота H2B4O7 – тетраборна кислота t t t t t В2О3·(Н2О)3 В2О3·Н2О 2В2О3·Н2О

H3BO3 – не утворює власних солей Існують солі типу Na2B4O7 або NaBO2, але кислоти Н2В4О7 або НВО2 не виділяються, так як переходять у Н3ВО3 4Н3ВО3 + 2NaOH → Na2B4O7 + 7H2O Na2B4O7 має надлишок кислотного оксиду Na2O·(B2O3)2 Na2B4O7 + 2NaOH → 4NaBO2 + H2O Na2B4O7 + CuO → Cu(BO2)2 + 2NaBO2 t осн оксид t t

Бура – сіль слабкої кислоти Na2B4O7 + H2SO4 + 5H2O → 4H3BO3 + Na2SO4 B4O7 + 2H+ + 5H2O → 4H3BO3↓ Na2B4O7 у водному розчині гідролізує В4О7 + 7Н2О ⇆ 4Н3ВО3 + 2ОН- 2- 2-

Сполуки з галогенами 2В + 3F2 → 2ВF3 2B + Г2 → 2BГ3 B2O3 + 6HF → 2BF3 + 3H2O B2O3 + 3Cl2 + 3C → 2BCl3 + 3CO BГ3 + 3H2O → H3BO3 + 3HГ за винятком BF3 t t

BF3 + :NH3 → H3NBF3 BF3 + HF: → HBF4 BF + NaF → NaBF4 2BF3 + 3H2O → H3BO3 + HBF4 + 2HF (повільно)

Сполуки з нітрогеном 2B + N2 → 2BN нітрид бору B N C C 3e 5e 4e 4e 8e 8e У BN є графітоподібна (білий графіт) і алмазоподібна (боразон) модифікації t

H3N - BH3 H2N = BH2 HN ≡ BH боразан боразен боразин (H3C - CH3) (H2C = CH2) (HC ≡ CH)

Застосування В – напівпроідник, ∆Е = 1,42 еВ. Бор використовують у металургії, його вводять у поверхневий шар деяких металів. Борування металів підвищує їх твердість, корозійну стійкість, жаротривкість, зносостійкість. Бориди металів використовують для виготовлення тугоплавких і твердих матеріалів.

Широке використання має нітрид бора. Алмазоподібний BN (боразон, кубаніт) – надтвердий, термостійкий матеріал, що заміняє алмаз. Графітоподібний BN використовують як мастильний матеріал. Na2B4O7 використовується при зварюванні та пайці металів. В2О3 додають при варці термостійкого скла.

Na2B4O7 та Н3ВО3 мають бактерицидні властивості і використовуються в медицині. Солі борної кислоти входять до складу багатьох миючих засобів. ВF3 – Kat в багатьох органічних реакціях (полімеризація, еcтерифікація) Карбід бору 2B2O3 + 7C → B4C + 6CO tпл = 23600С за твердістю поступається лише алмазу та ВN.