Кислородные соединения бора

Гидридобораты. Галиды бора

Гидридобораты известны для многих элементов. Тетрагидридоборатыщелочных 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]

Наибольшее практическое значение имеют кислородные соеди­нения бора.

Оксид бора, или борный ангидрид, В₂О₃ может быть получен или путем непосредственного соединения бора с кислородом, или прокаливанием борной кислоты.

4 B + 3 О₂ ═ 2 B₂O₃ + 690 ккал

Это бесцветная хрупкая стекло­видная масса. Борный ангидрид очень огнестоек и не восстанавливается углем даже при белом калении. В воде он растворяется с образованием борной кислоты и выделением теплоты:

В₂О₃ + 3 Н₂О = 2 Н₃ВО₃ + 76,5 кДж

Борная,или ортоборная, кислотаН₃ВО₃ представляет собой белые кристаллы, блестящие чешуйки которых растворяются в горячей воде. Борная кислота может быть получена действием серной кислоты на горячий раствор тетрабората натрия Na₂В₄О₇:

Na₂В₄О₇ + Н₂SО₄ + 5 Н₂О = Nа₂SО₄ + 4 Н₃ВО₃

При охлаждении раствора борная кислота выкристаллизовы­вается, так как в холодной воде она малорастворима.

При кипячении раствора борной кислоты вместе с парами воды отчасти улетучивается и борная кислота. Борная кислота принадлежит к числу очень слабых кислот. При нагревании борная кислота теряет воду, переходя сначала в метаборную кислотуНВO₂, а затем в борный ангидрид В₂О₃.

нагревание нагревание

H₃BO₃ HBO₂ B₂O₃

H₂O H₂O

Соли борных кислот — бораты— большей частью являются производными не ортоборной кислоты Н₃ВО₃, а четырехборнойН₂В₄О₇ и других более бедных водой борных кислот.

Соли Н₂В₄О₇ всегда образуются при нейтрализации Н₃ВО₃ щелочами, например, по схеме:

2 NaOH + 4 Н₃ВО₃ ═ Na₂B₄O₇ + 7 H₂O

Избытком щелочи они могут быть переведены в соответствующие метабораты:

2 NaOH + Na₂B₄O₇ ═ 4 NaBO₂ + 7 H₂O

Важнейшим для практики боратом является натриевая соль тетраборной кислоты – бура. Тетраборат натрия, образует большие бесцветные прозрачные кристаллы состава Na₂B₄O₇•10Н₂О, которые в сухом воздухе легко выветриваются. Бура получается при взаимодей­ствии борной кислоты с гидроксидом натрия:

4 Н₃ВО₃ + 2 NаОН = Nа₂В₄О₇ + 7 Н₂О

Водные растворы буры вследствие гидролиза обладают сильно­щелочной реакцией.

Na₂B₄O₇ + 7H₂O → 2NaOH + 4H₃BO₃

При нагревании бура теряет кристаллизационную воду и пла­вится. В расплавленном состоянии она растворяет оксиды различ­ных металлов с образованием двойных солей метаборной кислоты, из которых многие окрашены в цвета, характерные для каждого металла.