Химия - это просто

Популярно о химии

· Что такое химия
· Периодическая таблица

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

· Водород
· Бор
· Углерод
· Азот
· Кислород
· Алюминий
· Кремний
· Фосфор
· Сера
· Хлор
· Хром
· Марганец
· Железо
· Медь
· Цинк
· Серебро
· Золото
· Ртуть

ОБЩАЯ ХИМИЯ

ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Бор (B)

• Обозначение - В (Boron);
• Период - II;
• Группа - 13 (IIIa);
• Атомная масса - 10,811;
• Атомный номер - 5;
• Радиус атома = 98 пм;
• Ковалентный радиус = 82 пм;
• Распределение электронов - 1s²2s²2p¹;
• t плавления = 2075°C;
• t кипения = 3865°C;
• Электроотрицательность (по Полингу/по Алпреду и Рохову) = 2,04/2,01;
• Степень окисления: +3, 0, -3;
• Плотность (н. у.) = 2,34 г/см³ (графит);
• Молярный объем = 4,6 см³/моль.

Первыми бор получили французы Гей-Люссак и Тенар в 1808 году.

В природе элементарный бор не встречается. Почит во всех минералах бор связан с кислородом, он встречается в небольших концентрациях во многих природных соединениях, в виде боратов и боросиликатов, в изверженных и осадочных породах, в водах морей, соляных озер, горячих гейзеров, грязевых вулканов.

Бор в Периодической таблице химических элементов Д. И. Менделеева, стоит под номером "5", относится к 13(IIIа) группе (См. Атомы 13(IIIа) группы).

Электронная конфигурация бора - 1s²2s²2p¹ (см. Электронная структура атомов).

Рис. Электронная конфигурация атома бора.

На внешнем электронном слое бора находятся три электрона, которые он может либо отдавать, либо принимать еще 3, проявляя кислотность +3 или -3.

Бор, как простое вещество

Бор является инертным (при н. у.) неметаллом, образует ряд аллотропных модификаций, отличающихся строением кристаллической решетки - это самое твердное (после алмаза) природное вещество, обладающее малой электропроводностью. Свойства бора во многом зависят от его модификации и чистоты.

Химические свойства бора:

• при комнатной температуре бор вступает в реакцию только со фтором;
• при t=500-700°C реагирует с кислородом, серой, хлором: 4B + 3O₂ = 2B₂O₃;
• при t=1200°C реагинует с кремнием (силицид бора) и азотом (нитрид бора): 3B + Si = B₃Si;
• при t=2000°C реагинует с углеродом: 3C + 12B = B₁₂C₃;
• в сплавах с металлами бор образует бориды различного состава (в зависимости от условий сплавления и концентрации бора): Ni + 2B = NiB₂; 2Ni + B = Ni₂B;
• с парами воды бор вступает в реакцию при температуре красного каления: 6H₂O + 2B = 2H₃BO₃ + 3H₂.
• взаимодействует с горячими концентрированными азотной и серной кислотой, а также царской водкой: 3HNO₃ + B = 3NO₂ + H₃BO₃.
• с кислотами неокислителями бор не реагирует.

Соединения бора

Борная кислота (H₃BO₃) - это слабая одноосновная кислота, представляет собой растворимое в воде бесцветное кристаллическое вещество.

Борную кислоту получают из минерала сассолина.

Кислотные свойства борной кислоты обусловлены образованием протона при ее взаимодействии с водой:

H3BO3 + H2O = [B(OH)4]- + H+

При нагревании борная кислота, теряя воду, превращается в метаборную кислоту:

H3BO3 → HBO2 → B2O3 + H2O

Борная кислота применяется как дезинфицирующее и антисептическое средство, для изготовления эмалей, специальных стекол, цементов, косметики, средств гигиены.

Борный ангидрид (B₂O₃) - диэлектрическое бесцветное кристаллическое вещество, легко переходящее в стеклообразное состояние.

Энергично вступает в реакцию с водой, образуя борную кислоту: B₂O₃ + 3H₂O = 2H₃BO₃.

Получение борного ангидрида:

• обезвоживанием борной кислоты: 2H₃BO₃ = B₂O₃ + 3H₂O
• нагреванием бора на воздухе (t=700°C): 4B + 3O₂ = 2B₂O₃.

Борный ангидрид нашел применение в производстве специальных стекол и для получения бора.

Получение бора:

• металлотермией получают аморфный "грязый" бор (магний и натрий выступают в роли восстановителей): B₂O₃ + 3Mg = 2B + 3MgO;
• кристаллический бор высокой частоты получают при температуре 800°C восстановлением галогенидов бора водородом: 2BBr₃ + 3H₂ = 6HBr + 2B;
• промышленным способом бор получают электролизом расплава K[BF₄] и B₂O₃ (t=800-1000°C).

Применение бора:

• в изготовлении полупроводников (бор - полупроводник p-типа с дырочной проводимостью);
• для изготовления огнеупорных, кислотостойких материалов (силициды устойчивы к действию воды, щелочей, кислот, высокой температуры);
• в качестве металлургических добавок при изготовлении жаропрочной, механически и коррозионноустойчивой стали;
• для изготовления деталей реактивных двигателей, газовых турбин, работающих в тяжелых условиях высоких температур;
• в ядерной энергетике для изготовления замедлителей быстрых нейтронов и для биологической защиты.