2.2.1.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. Бор – полупроводник. Это достаточно твердое и тугоплавкое вещество.
2.2.2.Химические свойства.
В обычных условиях бор инертен, но при нагревании проявляет достаточно высокую активность, поэтому получить его в чистом состоянии достаточно трудно.
Бор реагирует при нагревании:
с неметаллами:
t
B + O2 → B2O3; 2B + 3Cl2 → 2BCl3;
t t
2B + N2 → 2BN; 4B + C → B4C;
Только реакция с фтором протекает в обычных условиях:
B + 3 F2 → 2BF3↑ (газ) t
B + H2 → реакция не идет, но известно много боранов состава ВnHm (В2H6, В4H10), которые получают косвенным путем:
Mg3B2 + 6HCl = В2H6 + 3MgCl2
Бораны являются сильными восстановителями;
с металлами:
t
В + Me → бориды: Me3B2, MeB и т.д.
- 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,
с концентрированными кислотами (окислителями):
t
B + 3HNO3 → H3BO3 + 3NO2↑;
со щелочами бор реагирует только в присутствие окислителя (H2O2):
t
2B + 2KOH + 3H2O2 → 2KBO2 + 4H2O;
борат калия
2.2.3. Нахождение в природе
В природе бор в свободном виде не встречается. Важнейшиеминералы: бура — Na2B4O7·10H2O, тетраборат натрия, кернит—Na2B4O7·4H2O, сассолин (борная кислота) — H3BO3.
2.2.4. Получение
В промышленности из природных боратов сплавлением с содой получают буру. При обработке природных минералов бора серной кислотой образуется борная кислота. Из борной кислоты H3BO3 прокаливанием получают оксид B2O3, а затем его или буру восстанавливают активными металлами (магнием или натрием) до свободного бора:
B2O3 + 3Mg = 3MgO + 2B, 2Na2B4O7 + 3Na = B + 7NaBO2.
При этом в виде серого порошка образуется аморфный бор. Кристаллический бор высокой чистоты можно получить перекристаллизацией.
В промышленности его чаще получают электролизом расплавленных фтороборатов или термическим разложением паров бромида бора BBr3 на раскаленной до 1000-1500 °C танталовой проволоке в присутствии водорода:
2BBr3 + 3H2 = 2B + 6HBr
2.2.5. Соединения бора
Оксид бора В2О3 — типичный кислотный оксид. Он реагирует с водой с образованием борной кислоты:
В2О3 + 3Н2О = 2H3BO3
Кислоты бора: H3BO3 ─ ортоборная , HBO2 ─ метаборная , H2B4O7 ─ тетраборная.
При нагревании H3BO3 постепенно теряет воду, переходя сначала в метаборную кислоту HBO2, затем в тетраборную H2B4O7 и, наконец, в В2О3.
Ортоборная – слабая трехосновная кислота, диссоциирующая в три ступени: I. H3BO3 ↔ H+ + H2ВО3- К1 = 5,8 * 10-10 ;
II. H2ВО3- ↔ H+ + HВО32- К2 = 1,8 * 10-13;
III. HВО32- ↔ H+ + ВО33- К3 = 1,6 * 10-14
H3BO3 обладает некоторой амфотерностью, которая проявляется:
При взаимодействии борной кислоты со щелочами. В результате получаются соли не самой борной кислоты — бораты (содержащие анион BO33-), а тетрабораты:
4H3BO3 + 2NaOH = Na2B4O7 + 7Н2О;
При взаимодействии борной кислоты с сильной хлорной кислотой, проявляются ее основные свойства:
B(OH)3
+ 3HClO4
→ B(ClO)4
+ 3H2O