2.2.6. Применение

Бор находит применение в качестве добавки при получении коррозионно устойчивых и жаропрочных сплавов. Поверхностное насыщение стальных деталей бором (борирование) повышает их механические и антикоррозийные свойства. Карбиды бора (В₄С и В₁₃С₂) обладают высокой твердостью, это — хорошие абразивные материалы. Ранее их широко использовали для изготовления сверл, применяемых стоматолагами (отсюда название бормашина).

Бор способен поглощать нейтроны, поэтому чистый бор и особенно его сплавы применяют в качестве поглощающих нейтроны материалов при изготовлении регулирующих стержней для ядерных реакторов, замедляющих или прекращающих реакции деления.

Около 50% природных и искусственных соединений бора используют при производстве стекол (так называемые боросиликатные стекла), около 30% — при производстве моющих средств, примерно 4-5% соединений бора расходуется при производстве эмалей, глазурей, металлургических флюсов.

В медицине как антисептические средства находят применение бура и борная кислота (в виде водно-спиртовых растворов

2.2 Подгруппа IV-a

В IVA подгруппе к неметаллам относятся углерод и кремний.

2.3. Углерод

С – имеет 2s²2p² валентные электроны, высшая степень окисления углерода +4, низшая – 4. Формулы высшего оксида СО_2, который имеет кислотный характер. Ему соответствует угольная кислота Н₂СО₃, являющаяся слабым электролитом.

Углерод имеет несколько аллотропных модификаций ( графит, алмаз, карбин). Аллотропия – способность атомов одного и того же элемента образовывать несколько соединений, имеющих одинаковый состав, но различное строение и свойства.

2.3.1. Алмаз

Кристаллическое вещество, прозрачное, сильно преломляет лучи света, очень твёрдое, не проводит электрический ток, плохо проводит тепло,

 = 3,5 г/см³; tпл. = 3730C; tкип. =  4830C.

Атомы углерода находятся в sp³- гибридизации и образуют атомную кристаллическую решётку с прочными ковалентными - связями. Алмаз можно получить из графита при p > 50 тыс. атм; t = 1200C.

2.3.2. Графит

Кристаллическое вещество, имеющее слоистое строение, непрозрачное, тёмно-серого цвета, обладает металлическим блеском, мягкое, проводит электрический ток; ρ = 2,5 г/см³. В кристаллической решётке атомы углерода находятся в sp²- гибридном состоянии и образуют слои из шестичленных колец; между слоями действуют межмолекулярные силы.

2.3.3. Карбин

Чёрный порошок; ρ = 2 г/см³; полупроводник. Состоит из линейных цепочек –C≡C–C≡C– и =С=С=С=С=; атомы углерода находятся в sp- гибридном состоянии. При нагревании переходит в графит.

2.3.4. Химические свойства углерода

Углерод - малоактивен, на холоде реагирует только с фтором; химическая активность проявляется при высоких температурах.

 

Восстановительные свойства проявляются при взаимодействии:

• с кислородом:

t

C + O₂ → CO₂;

- при недостатке кислорода наблюдается неполное сгорание:

t

2C + O₂ → 2C⁺²O (угарный газ);

• с фтором: С + 2F₂ → CF₄;

• с водяным паром:

C + H₂O –^1200ºC→С⁺²O + H₂ (водяной газ);

• с оксидами металлов:

C + 2CuO –^tºC→ 2Cu + C⁺⁴O₂;

• с кислотами – окислителями:

C + 2H₂SO₄(конц.) → С⁺⁴O₂ + 2SO₂ + 2H₂O;

С + 4HNO₃(конц.) → С⁺⁴O₂ + 4NO₂ + 2H₂O