Бор. Свойства 5В

Лекция 4.Свойства элементов III A группы.

1. Общая характеристика

2. Физические свойства

3. Получение

4. Химические свойства

5. Соединения

Атомная масса	10,81	кларк, ат.% (распространненость в природе)	5*10^-4
Электронная конфигурация*		Агрегатное состояние (н. у.).	твердое вещество
	0,095	Цвет	серебристо-белый
	0,020
Энергия ионизации	8,30
Относительная электро- отрицательность	2,0	Плотность	2,33
Возможные степени окисления	+3, -3	Стандартный электродный потенциал	0,73

*Приведена конфигурация внешних электронных уровней атома элемента. Конфигурация остальных электронных уровней совпадает с таковой для благородного газа, завершающего предыдущий период и указанного в скобках.

Бор – первый р-элемент в периодической системе, это сильный акцептор. Для бора в возбужденном состоянии характерна sp²-гибридизация:

за счет этой свободной р-орбитали В – сильный акцептор.

Этому типу гибридизации соответствуют соединения бора, являющиеся сильными акцепторами, кислотами Льюиса, такие как BF₃, BCl₃. Находясь в состоянии sp²-гибридизации (координационное число 3) бор способен образовывать  - и  -связи. Еще один характерный для бора тип гибридизации – sp³ (координационное число 4). В этом состоянии бор образует только  -связи. Этому типу гибридизации соответствуют соединения типа BF_4 .

Бор – неметалл, проявляющий слабую амфотерность свойств.

В степени окисления –3 – бор – окислитель. Эта степень окисления характерна в соединениях бора с металлами: Mg₃B₂, MgB₂, ZrB₂, TiB₂.

В степени окисления +3 – бор – восстановитель (В₂О₃).

Химические связи в соединениях бора, в основном, ковалентные.
Для бора характерны гетероцепи, особенно в кислородных соединениях:

Аналогично образуются гетероцепи бор-азот, а гомоцепи для бора не характерны в силу своей меньшей устойчивости.

Физические свойства. Цвет бора зависит от степени его чистоты: чистый бор – бесцветен; бор загрязненный примесями имеет цвет от коричневого до черного.

Кристаллический бор имеет 4 модификации: самая устойчивая – тетрагональная В₁₂ (икосаэдр). Кристаллическая решетка бора очень прочная. В – полупроводник. Это достаточно твердое и тугоплавкое вещество (см. табл.).

Химические свойства. В обычных условиях боа инертен, но при нагревании проявляет достаточно высокую активность, так что получить его в чистом состоянии достаточно трудно.

Бор реагирует при нагревании с металлами и неметаллами:

реакция не идет, но известно много боранов состава В_nH_m – все они – сильные восстановители;

-это химически активные вещества. Бориды тяжелых металлов (Zn, Ti, Zr) не всегда стехиометричны по составу и являются тугоплавкими химически инертными веществами, что позволяет использовать их как полезные добавки в сплавах,

концентрированными кислотами только окислителями:

реакция не идет,

а со щелочами бор реагирует только в присутствие окислителя:

Только реакция с фтором протекает в обычных условиях:

Получение бора. В природе бор встречается только в виде оксоборатов: Na₂B₄O₇*10H₂O – тинкал, бура; MgHBO₃- ашарит; H₃BO₃ – борная кислота, сассолин.

Другой способ получения В – электролиз расплава BF₃.

Применение. Бор способен поглощать нейтроны, его карбиды вводят в стали и используют в атомной энергетике. В – придает жаропрочность, износостойкость как добавка к стали.

Галогениды бора. BCl_3* nR – используются в органическом синтезе (кислоты Льюиса).

Соединение HBF₄ существует только в растворе. NaBF₄ – по характеру поведения в химических реакциях похож на соль ClO_4 .

Соединения бора с кислородом. Бор относительно легко взаимодействует с кислородом при температурах ниже 700 ⁰С. При этом образуется оксид бора В₂О₃. Это бесцветные кристаллы. При понижении температуры образуется полимер (В₂О₃)_n, представляющий собой стеклообразную массу. Оксид бора В₂О₃ обладает кислотным характером, химически активен.

Ортоборная кислота. Ортоборная – слабая кислота, ее соли легко гидролизуются. Она обладает некоторой амфотерностью:

-бура, но могут образовываться и другие полиборные соли.

- основные свойства

Тетраборат натрия. Это соль сильной тетраборной кислоты:

Используется для получения стекол, эмалей, как протрава при окрашивании тканей, в медицине при лечении эпилепсии и как дезинфицирующее средство, в сельском хозяйстве как удобрение и т. д.

- перлы буры, оксобораты, синее стекло; если использовать Cr или Cu, то получим, соответственно, зеленое и голубое стекло.

Дата добавления: 2013-12-12