Гидриды бора (бораны)

При действии соляной кислоты на борид магния Мg₃В₂ получается сложная смесь различных бороводородов.

Mg₃B₂ + 6HCl → B₂H₆ + 3MgCl₂

Из этой смеси выделены в чистом виде следующие бороводороды:

B₂H₆; B₄H₁₀; B₅H₉; B₅H₁₁; B₆H₁₀; B₁₀H₁₄

газообразный жидкие твердый

Главным продуктом взаимодействия борида магния с соляной кислотой является тетраборан В₄Н₁₀ — летучая жидкость с очень неприятным запахом, пары которой воспламе­няются на воздухе. При хранении тетраборан постепенно разла­гается с образованием простейшего из полученных бороводоро­дов — диборана В₂Н₆. Последний представляет собой газ. На воздухе он не загорается, но водой тотчас же разла­гается с отщеплением водо­рода и образованием бор­ной кислоты Н₃ВО₃:

В₂Н₆ + 6 Н₂О = 2 Н₃ВО₃ + 6 Н₂

Атомы бора в молекулах боро­водородов связаны друг с другом водородными «мостиками», на­ пример:

Пунктиром на этой схеме по­казаны трехцентровые связи: здесь общая пара электронов занимает молекулярную орбиталь, охватывающую три атома - «мостиковый» атом водорода и оба атома бора. Такая орбиталь обра­зуется вследствие перекрывания 1s-орбитали атома водорода с sр³-гибридными орбиталями двух атомов бора. Четыре «концевых» атома водорода связаны с атомами бора обычными двухцентровыми двухэлектронными связями. Таким образом, из двенадцати валентных электронов, имеющихся в атомах, составляющих молекулу диборана, восемь участвуют в образовании двухцентровых связей В ─ Н, а четыре образуют две трехцентровые связи В ─ Н ─ В.

Гидридобораты. Галиды бора

Гидридобораты известны для многих элементов. Тетрагидридобораты щелочных и щелочно-земельных металлов являются преимущественно ионными соединениями, т.е. типичными солями. В твердом состоянии они вполне устойчивы. В практике чаще всего используется Nа[ВН₄] - бесцветная соль, хорошо растворимая в воде. При обычных температурах гидролизуется очень медленно.

Гидридобораты щелочных металлов можно получить взаимодействием соответствующего гидрида с дибораном:

2 LiH + B₂H₆ ═ 2 Li[BH₄]

Для получения Nа[ВН₄] обычно используется реакция между гидридом натрия и метиловым эфиром ортоборной кислоты:

4 NaH + B(OCH₃)₃ ═ Na[BH₄] + 3 CH₃ONa

Тетрагидридобораты других металлов обычно получают обменной реакцией между Nа [ВН₄] и соответствующим галогенидом, например:

3 Nа[ВН₄] + AlCl₃ ═ Al(BH₄)₃ + 3 NaCl

Гидробораты – сильные восстановители. Они широко используются для проведения различных синтезов, применяются как исходные вещества для получения различных гидридов и в особенности диборана:

3 Nа[ВН₄] + 4 BF₃ ═ 2 B₂H₆ + 3 Na[BF₄]

Галоидные соединения бора представляют собой бесцветные вещества, вследствие гидролиза дымящие во влажном воздухе. Фтористый бор (BF₃) при обычных условиях газообразен, BCl₃ – кипит при +18° С, BBr₃ – жидкость и BJ₃ – твердое вещество. В водном растворе все они подвергаются гидролизу по схеме:

BHal₃ + 3 H₂O ═ B(OH)₃ + 3 HHal

Для галогенидов бора весьма характерны реакции присоединения к ним молекул различных других веществ, в частности, ряда органических соединений.

При образовании комплексов галогенида бора с другими веществами атом бора выступает в качестве акцептора. Поэтому присоединяться к молекулам BHal₃ способны только молекулы, содержащие в своем составе атом с достаточно отчетливо выраженной донорной функцией. Склонность молекул BHal₃ к комплексообразованию по ряду F – Cl – Br – J довольно быстро уменьшается.

BCl₃ + 3NaCl → Na₃[BCl₆]