23

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Прикарпатський національний університет ім. Василя Стефаника

Інститут природничих наук

Кафедра неорганічної та фізичної хімії

Підготувала:

Студентка групи Х-21

Жирун Любов

Перевірив:

Доц.Татарчук Т.Р.

2012р.

Кристалохімія В та його сполук

План

1. Отримання кристалів бору.

2. Історія вивчення будови боратів.

3. Фізичні властивості кристалів бору.

4. Політропні модифікації бору і боридів.

5. Атоми бору при поверхневих шарах алмаза.

6. Структура металічного бориду.

7. Кристалічні структури боридів.

Отримання кристалів бору Французький хімік Сент-Клер-Девілль разом з німецьким хіміком Велером почали отримувати аморфний бор В, при взаємодії оксиду бору з металевим алюмінієм АІ. Вони змішали два цих порошкоподібних речовини і стали нагрівати отриману суміш у тиглі.При дуже високій температурі пройшла реакція

+ 2А1 = 2В + .

Коли реакція закінчилася і тигель охолов, хіміки висипали його вміст на порцелянову плитку. Вони побачили білий порошок оксиду алюмінію і шматочок металевого алюмінію. Коричневого порошку аморфного бору не було. Це хіміків спантеличило. Тоді Велер запропонував розчинити шматочок алюмінію в хлороводневій кислоті НС1:

2А1 (В) + 6НС1 =2АІСІ₃ + 2В + ЗН₂. Після закінчення реакції вони побачили на дні судини чорні блискучі кристали бору. Так був знайдений один з методів отримання кристалічного бору - хімічно інертного матеріалу, не взаємодіючого з кислотами. Один час кристалічний бор отримували сплавленням аморфного бору з алюмінієм наступною дією на сплав соляної кислоти. Потім виявилося, що отриманий таким чином бор завжди містить домішки алюмінію, мабуть, у вигляді його бориду АІВ₁₂. Кристалічний бор по твердості займає серед усіх простих речовин друге місце після алмазу.

Історія вивчення будови боратів

Історія вивчення будови боратів багато в чому нагадує відповідну історію для силікатів але з різницею у часі приблизно на 25 - 30 років. Так, у 1947 р. А. В. Миколаїв у спеціальній монографії, присвяченій для природних боратів, розглядав їх як солі гіпотетичних поліборних кислот. (Для силікатів аналогічна концепція розвивалася до 20-х років нашого століття). Структурні формули цих кислот виводяться з використанням уявлення про ланцюжках з атомів бору в трикутній координації. Ідея Вант-Гоффа про чотирикоординовані атоми бору, на жаль, була майже забута. Слід зазначити, що жодна з передбачених А. В. Ніколаєвим структурних формул не підтвердилася при структурному аналізі боратів. У кристалах лейцита спостерігається аномальне двопереломлення.В основу кристалохімічної систематики боратів доцільно покласти дві ознаки:

1) будова основної структурної одиниці - борокисневихо полійонних ;

2) спосіб поєднання цих одиниць (ізольовані полііонени, ланцюжки, шари і т. д.). Особливістю боратів, на відміну, наприклад, від силікатів або фосфатів, є велика різноманітність кінцевих радикалів - полііонени, тому їх систематика є найбільш важливою, і ми зупинимося тут головним чином на ній. Ця ідея розвинена в роботах Тенні-сона (1963 р.) і Г. Б. Бокия і В. Б. Кравченко (1966 р.). Клас боратів, як і силікатів, ми ділимо на загони: острівні, ланцюжкові, шаруваті і каркасні. Перший з них, найбільш багатий представниками, в свою чергу може бути підрозділі на підряди:некільцеві, однокільцеві, двох-кільцеві, трьох-кільцеві, чотирьох-кільцеві та борати зі змішаними полійонними .Крім того, в рамках кожного підряду можна розрізняти кисневі, гідроксильні та змішані полііонени, а також мономери від димерів і більш складних полімерів. Якщо мономери полімеризуються в одному, двох або трьох вимірах до нескінченності, то утворюються відповідні їм вищеназвані структури. Атом бору в бораті може мати трикутну і тетраедричну координацію, тому в разі сполуки бору з киснем виходять відповідно молекули складу - й (див. рис. 334, а і б). У разі заміни кисневого іона на гідроксильний радикал виходять аналогічнімолекули, але з іншим зарядом . Змішана молекула покищо відома тільки одна - . Відомі димерні сполуки молекул = і О₂ВОВООН = Аналогічний димер для повністю гідроксильнї сполуки з тетраедричним бором(рис. 334, г).

Утворення ланцюжків з «трикутних» і «тетраедричних» атомів бору, що виходять при подальшій конденсації мономерів, ілюструє рис. 334,5 і е. Вельми різноманітні кільцеві радикали.

Однокільцеві радикали зібрані на рис. 335, а-д. Двохкільцеві радикали показані на рис. 336, а-з. Окремі кільця вже серед двохкільцевих радикалів можуть з'єднуватися один з одним через загальну вершину (рис. 336, в - з) і через загальне ребро (а і б). У більш складних радикалах спостерігається з'єднання кілець не тільки через загальний атом бору, але й через загальний атом кисню (див. табл. 51). Подальша конденсація кільцевих радикалів призводить до утворення ланцюжків, шарів (рис. 337) і каркасів.А. Ф. Горбов (1960 р.) і В. Б. Кравченко (1963 р.) показали зміну полііонів в структурах боратів, що утворюються з розчинів з різним ставленням компонентів і з різним рН. В результаті такого підходу вдалося простежити деякі генетичні взаємини між боратами.