ХИМИЯ БОРА

Основные минералы
кернит
Na2B4O7·4H2O
бура
Na2B4O7·10H2O
колеманит
Ca2B6O11·5H2O
датолит
2CaO·B2O3·2SiO2·H2O
индерит
2MgO·3B2O3·15H2O
улексит
Na2O·2CaO·5B2O3·16H2O

Структура
часть слоя α-ромбоэдрического бора
B84
B12

Получение
металлотермия (чистота 95—98 %)
электролитическое восстановление боратов в расплаве KCl/KF при 800°С (чистота 95%)
восстановление летучих соединений бора водородом на Ta нити при 1500°С (чистота 99,9%)
термическое разложение галогенидов и гидридов при 900°С

Атомные и физические свойства

Простое вещество
при комнатной температуре довольно инертен и взаимодействует только с фтором
при нагревании реагирует с большинством неметаллов (исключая водород), металлов и NH3
при значительном нагревании способен восстанавливать кремний и фосфор из их оксидов
при 600°С начинает реагировать с водой
медленно растворяется в концентрированных растворах щелочей
в горячей конц. HNO3, H2SO4, «царской водке» растворяется с образованием борной кислоты

Бораны
общие формулы BnHn+4 и BnHn+6, анионы BnHn2-
имеют 3-хмерные кластерные структуры, в которых КЧ бора колеблется от 5 до 7
простейшим бораном является диборан B2H6
все нейтральные бораны и анионы классифицируются, в соответствии со структурой, на несколько классов:
клозо-бораны
нидо-бораны
арахно-бораны
гифо-бораны
фиско-бораны
ретикуло-бораны
конъюнкто-бораны

Бораны
номенклатура
2,3-диметил-1-станна-2,3-дикарба-клозо-додекаборан(12)
клозо-2,3-(CH3)-1,2,3-SnC2B9H9
тридекагидро-арахно-нонаборат(2-)
арахно-[B9H13]2−

Бораны
получение
метод Штока
метод Шора
взаимодействие гидроборатов с б/в ортофосфорной кислотой или иодом в диглиме
восстановление трифторида бора твердым гидридом натрия
метод Шеффера
фотолиз нидо-боранов
метод Снеддона

Бораны
свойства

Галогениды бора
делятся на две категории: тригалогениды и субгалогениды
наиболее устойчивы мономерные тригалогениды
хлор, бром и иод могут образовывать с бором клозо-соединения, например, B8Cl8, B9I9 и др.

Галогениды бора
получение
фторирование оксида бора, борной к-ты или буры
реакция борной к-ты с фторсульфоновой к-той в конц. серной к-те
термическое разложение тетрафторобората диазобензола
галогенирование бора, борной к-ты, буры (Cl2, Br2)
хлорирование и бромирование карбида бора (B4C)
иодид бора синтезируют обменной реакцией между галогенидом бора и иодоводородом, а также…
иодированием тетрагидробората натрия

Галогениды бора
свойства
галогениды реакционноспособны, в большинство реакций вступают в качестве к-т Льюиса
образуют комплексы с эфирами и другими основаниями Льюиса:
если в основании есть подвижные атомы водорода (H2O, NH3, AsH3, амины, спирты и т. д.), то реакция идет выделением галогеноводорода
нагревание с ЩМ, ЩЗМ и водородом приводит к образованию бора

Галогениды бора
субгалогениды
при соконденсировании паров BCl3 и меди на поверхности, охлаждаемой жидким азотом получается бесцветная нестабильная жидкость (при 25°С) B2Cl4
реакция с SbF3 приводит к образованию B2F4
термическое разложение B2X4 приводит к образованию BX3 и кластеров состава BnXn (X=Cl, n=4, 8-12; X=Br, n=7-10; X=I, n=8, 9)

Галогениды бора
субгалогениды
больший выход B9X9 можно достичь, используя в качестве прекурсора декаборан(14)
пропускание электрического разряда через BCl3 в присутствии ртути приводит к образованию B4Cl4
все кластерные галогениды представляют собой б/цв газы или белые порошки
есть сведения о получении B8F12 (желтая жидкость) и B10F12 (б/цв газ)

Галогениды бора
субгалогениды

Соединения бора с азотом
нитриды
группа B—N изоэлектронна группе C—C, эл-ть С равна среднему арифм. от эл-ти B и N
нитрид бора получают взаимодействием буры или борной к-ты с NH4Cl, оксида бора с аммиаком, трифторида или трихлорида бора с аммиаком
при нагревании BN с Li3N или Mg3N2 при 2000 К и >50 кбар получается кубическая модификация — боразон

Соединения бора с азотом
боразол (боразин)
впервые выделен Штоком и Поландом в 1926 году из смеси продуктов реакции B2H6 с NH3
в настоящее время его получают восстановлением BCl3
боразол изоэлектронен и изоструктурен бензолу, но по химическому поведению он не имеет ароматического характера

Соединения бора с азотом
боразол

Соединения бора с азотом
боразол
легко реагирует с нуклеофилами (H2O, MeOH, HX)
термолиз боразолов приводит к образованию полиборазиновых аналогов нафталина, бифенила и т.д.
восстановление хлорпроизводных боразола NaBH4 приводит к образованию структур, подобных бензолу Дьюара

Соединения бора с азотом
боразол
1,3,5-трис(трет-бутил)-2,4,6-трифенил-1λ4,3λ4,5-триазо-2λ4,4λ4,6-триборабицикло[2.2.0]гексен-2

Соединения бора с азотом
боразол
сравнительно недавно (1992) получено несколько металлоборазинов

Оксид бора
оксид бора получают осторожной дегидратацией борной к-ты, которую, в свою очередь, получают из буры обработкой р-ром серной к-ты
при комнатной температуре существует в стеклообразной форме, медленно взаимодействует с водой, образуя ортоборную к-ту
плавленый B2O3 (>1270 K) взаимодействует с парами воды, образуя HBO2

Борные кислоты
метаборная кислота существует в нескольких модификациях, в зависимости от способа получения
твердая ортоборная к-та имеет слоистую структуру

Борные кислоты

Борные кислоты

Применение