2. Нахождение в природе и получение.

В свободном виде не встречается. В земной коре присутствует в виде боратов и боросиликатов. Самые распространенные минералы бура (тинкал) Na₂B₄O₇●10H₂O и борацит Ca₂B₆O₁₁●11H₂O.

Получение

tC

Na₂B₄O₇●10H₂O = Na₂B₄O₇ + 10H₂O

tC

Na₂B₄O₇ + 3Mg = 2B + 2NaBO₂ + 3MgO (примесь MgB₂)

tC

2BI₃ = 2B + 3I₂ (очистка бора)

3. Простое вещество. Физические и химические свойства.

Строение и физические свойства: твердый тугоплавкий черный порошок, построен из связанных между собой икосаэдров (двенадцативершинников) B₁₂.

Химические свойства: инертность, в реакции вступает только в присутствии окислителей

tC

B + 3HNO₃ (конц.) = H₃BO₃ + 3NO₂

tC

B + 4NaOH + 3O₂ = 4NaBO₂ + 2H₂O

4. Бороводороды. Борогидриды.

4.1. Особенности бороводородов:

а) сильные восстановители;

б) получение – только косвенным путем;

в) многоэлектронные многоцентровые химические связи;

г) большое разнообразие соединений.

Четыре основных семейства – клозо- ([B_nH_n]^2–), нидо- (B_nH_n+4), арахно- (B_nH_n+6), гифо- (B_nH_n+8).

4.2. Простейший представитель – диборан B₂H₆.

Синтез: 2BF₃ + 6NaH = B₂H₆ + 6NaF (в эфире)

Строение: мостиковые атомы водорода, трехэлектронные трехцентровые связи B-H-B.

Рис. 18.1. а) Строение молекулы диборана. б) Образование трехцентровых связей B-H-B.

4.3. Свойства боранов во многом аналогичны свойствам силанов.

а) самовоспламеняются на воздухе: B₂H₆ + 3O₂ = B₂O₃ + 3H₂O

б) взаимодействуют со водой: B₂H₆ + 6H₂O = 2H₃BO₃ + 6H₂

в) склонны к диссоциации на простые вещества.

4.4. Борогидриды. При избытке восстановителя образуются не бораны, а борогидриды (соли аниона [BH₄]^–)

BCl₃ + 4NaH = Na[BH₄] + 3NaCl (в эфире)

• Ион [BH₄]^– изоэлектронен иону NH₄⁺.

• Борогидриды – мягкие селективные восстановители.

• Разлагаются кислотами 2Na[BH₄] + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + B₂H₆ + 2H₂

5. Кислородные соединения бора.

5.1. Оксид B₂O₃: белая стекловидная масса.

Синтез

tC

4B + 3O₂ = 2B₂O₃

tC

H₃BO₃ = B₂O₃+ H₂O

Химические свойства: кислотный оксид, медленно реагирует с водой с образованием борных кислот.

5.2. Оксокислоты бора – по свойствам схожи с кремниевыми кислотами (SiO₂●nH₂O).

Свойства:

• слабые кислоты, соли сильно гидролизуются по аниону;

• кислоты умеренно растворимы в воде.

• растворимы только соли щелочных элементов;

• кислые соли неизвестны.

Основные представители: HBO₂ (метаборная кислота), H₃BO₃ (ортоборная кислота), H₂B₄O₇ (тетраборная кислота).

5.3. Особенности отдельных кислот:

• Метаборная кислота склонна к полимеризации с образованием (HBO₂)_n – аналогия с HPO₃.

• Ортоборная кислота – кислотные свойства обусловлены не отщеплением протона, а присоединением молекулы воды: H₃BO₃ + H₂O  H⁺ + [B(OH)₄]^–

5.4. Соли оксокислот бора.

Бура Na₂B₄O₇●10H₂O – соль тетраборной кислоты – на самом деле имеет состав Na₂[B₄O₅(OH)₄]●8H₂O

Рис. 18.2. Строение аниона [B₄O₅(OH)₄]^2–

Гидролиз буры протекает следующим образом: B₄O₇^2– + 7H₂O  4H₃BO₃ + 2OH^–

Перлы буры: стекла, окрашенные солями переходных элементов, качественное определение элементов

tC

2(Na₂B₄O₇●10H₂O) + 2Co(NO₃)₂ = 2Co(BO₂)₂ + 4NaBO₂ + 4NO₂ + O₂ + 20H₂O

Аналогичным образом получают перлы фосфатов:

tC

3(NaNH₄HPO₄●4H₂O) + 2Cr(OH)₃ = 2CrPO₄ + Na₃PO₄ + 3NH₃ + 18H₂O

Пероксоборат натрия Na₂B₂O₄(OH)₄●6H₂O

Синтез: Na₂B₄O₇●10H₂O + 2NaOH + 4H₂O₂ + H₂O = 2(Na₂B₂O₄(OH)₄●6H₂O)

Строение: анион [B₂O₄(OH)₄]^2– можно представить в виде [B₂(O₂)₂(OH)₄]^2–

Рис. 18.3. Строение аниона [B₂(O₂)₂(OH)₄]^2–