Бор. Получение. Химические свойства

Бор по своим свойствам наиболее схож с элементом IV-A группы кремнием («диагональное сходство»).

Бор – кристаллическое вещество, черного цвета, тугоплавкое при t = 2300 С.

Наиболее распространены две модификации бора: аморфный и кристаллический. Аморфная модификация наиболее реакционноспособна.

Получение бора

1. Термическое разложение гидридов бора:

B2H6 2B + 3H2

2. Магнийтермией из оксида бора:

B2O3 + 3Mg 3MgO + 2B

B2O3 + Zn ZnO + B

3. Из хлорида бора:

2BCl3 + 3Zn 3ZnCl2 + 2B

Непосредственно активно бор реагирует только со фтором, однако при нагревании протекает взаимодействие с кислородом, азотом, углеродом.

B + 2F2 → BF4

4B + 3O2 2B2O3

2B + N2 2BN

4B + 3C B4C3

Бор реагирует с горячими концентрированными кислотами H24 и HNO3

B + H2SO4конц. → H3BO3 + SO2↑ + H2O

B + HNO3конц. → H3BO3 + NO2↑ + H2O

Со щелочами реагирует только в присутствии сильных окислителей:

B + NaOH + H2O2 → NaBO2 + H2O

Однако аморфный бор может реагировать со щелочами при кипячении:

Bаморфн. + NaOH NaBO2 + H2

SiO2 + B → Si + B2O3

Галогениды бора

BF3 BCl3 BBr3 BI3

газ газ жидкость твердый

Ecвязи кДж 644 443 376 284

устойчивость падает

ВСl3 образуется посредством взаимодействия трех электронов атома бора в возбужденном состоянии. Образуется три связи по спин - валентному (обменному) механизму.

Тип гибридизации бора – sp2
B*   3Cl

Так как в галогениде BГal3 имеется свободная орбиталь за счет атома бора, то в этом случае молекула BГal3 может быть акцептором электронной пары и участвовать в образовании связи по донорно-акцепторному механизму.

 

BF3 + :F- → [F3B
F] -→ [BF4-] атом бора (sp3 гибридизация)

Ион имеет тетраэдрическую структуру

BF3 + NH3 → BF3 · NH3 (валентность бора = 4)

Галогениды бора имеют кислотный характер и гидролизуются:

BCl3 + H2O → H3BO3 + HCl

BF4 + HF → H[BF4] (сильная кислота)

Кислотные галогениды реагируют с основными галогенидами:

ВF3 + NaF = Na[BF4]

С водородом бор непосредственно не реагирует. Гидриды бора получают не прямым взаимодействием с водородом, а косвенным путем.

Например, действием соляной кислоты на борид магния.

Мg3В2 + 6HCl ® В2Н6­ +3МgCl2

Получается смесь бороводородов (боранов). Бораны известны газообразные, жидкие и твердые.

В2Н6 – диборан – газ

В4Н10 тетраборан – жидкость

В10Н14– твердый боран.

Они имеют неприятный запах и очень ядовиты. Большинство из них самовоспламеняются и разлагаются водой.

4Н10 + 11 О2 = 4В2О3 + 10 Н2О

В2Н6 + 6 Н2О = 2Н3ВО3 + 6Н2 ­

В молекулах бороводородов атомы бора связаны водородными «мостиками».

Бораны – особый вид соединений, в них образуется электроннодефицитная связь. В их молекулах электронов меньше, чем необходимо для образования двухэлектронных связей. Это так называемая «банановая связь», образуется в результате перекрывания двух sp3-гибридных орбиталей атомов бора и одной s-орбитали атома водорода. Каждый мостиковый атом водорода образует с двумя атомами бора общую двухэлектронную трехцентровую связь В – Н – В.

Соединения с дефицитом электронов являются акцепторами электронов.

при температуре

4НВО2 = Н2В4О7 + Н2О

Н2В4О7 = 2В2О3 + Н2О

H2B4O7 ↔ 2H+ + B4O72-

(кислых солей не образует)

В отличие от обычных кислот ортоборная кислота не отщепляет Н+, а вызывает смещение равновесия диссоциации воды, присоединяя за счет донорно-акцепторного взаимодействия OH-, выступает в роли одноосновной.

B(OH)3 + H2O → B(OH)4- + H+ Кд = 5,8 ·10-10

Координационное число бора по кислороду равно 3, поэтому кислородные соединения бора образуют полимерные соединения (полибораты).

Все кислоты превращаются в ортоборную:

HBO2 + H2O → H3BO3

H2B4O7 + 5H2O → 4H3BO3

Если ортоборная наиболее устойчивая кислота, то соли ее не существуют в обычных условиях по сравнению с солями мета- и тетраборной кислот. Так при действии на раствор борной кислоты гидроксидом натрия получается не ортоборат, а тетраборат натрия (при недостатке NaOH) или метаборат (в избытке NaOH):

2NaOHнед + 4H3BO3 = Na2B4O7 + 7 H2O

NaOHизб + H3BO3 = NaBO2 + 2H2O

При избытке щелочи образующийся тетраборат натрия превращается в метаборат натрия:

Na2B4O7 + 2NaOHизб = 4NaBO2 + H2O

Кислотный гидролиз тетрабората натрия приводит к образованию ортоборной кислоты:

Na2B4O7 + 2HCl + 5 H2O = 2NaCl + 4 H3BO3

Алюминий

По содержанию в земной коре занимает первое место среди металлов и третье среди всех элементов, после кислорода и кремния.

Металлические свойства его выражены сильнее, чем у бора. Химические связи алюминия с другими металлами в основном ковалентного характера. Тип кристаллической структуры - ГПУ.

В отличие от бора атом алюминия имеет свободные d-подуровни на внешнем уровне. У Al3+ небольшой радиус и довольно высокий заряд, за счет чего он является комплексообразователем с координационным числом 4 или 6. Соединения Al более устойчивы, чем бора.

 

Получение алюминия

В промышленности Al получают электролизом расплава Al2O3 в криолите (Na3AlF6)

 

Al2O3 → Al+3 + AlO3-3

K (-) Al+3 + 3e = Al0

A (+) 2AlO3-3 – 6e = Al2O3 + O2

Ga, In, Tl – рассеянные элементы, встречаются в оксидных и сульфидных рудах. В этом случае соответствующие соединения концентрируют и действуют восстановителями.

Э2O3 + 3H2 → 2Э + 3H2O

Э2O3 + CO → 2Э + CO2








Дата добавления: 2016-01-30; просмотров: 4262; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию, введите в поисковое поле ключевые слова и изучайте нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам понравился данный ресурс вы можете рассказать о нем друзьям. Сделать это можно через соц. кнопки выше.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2019 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.008 сек.