Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


БОР

БОР (от позднелат. borax - бура; лат. Borum) В, хим. элемент III гр. периодич. системы, ат. н. 5, ат. м. 10,811. Прир. бор состоит из двух стабильных изотопов - 10В (19,57%) и 11В (80,43%). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 10B 3*10-25 м2, 11В 4*10-32 м2. Конфигурация внеш. электронной оболочки 2s22р; степень окисления + 3, редко + 2; энергия ионизации при последоват. переходе от В° к В5+ соотв. 8,29811, 25,156, 37,92, 259,30 и 340,13 эВ; атомный радиус 0,097 нм, ковалентный 0,088 нм, металлический 0,091 нм, ионный В3+ 0,025 нм (координац. число 4).

Содержание бора в земной коре 5*10-3% по массе, в воде океанов - 4,6 мг/л. В природе в своб. виде не встречается. Важнейшие минералы - бура Na2B4O7*10Н2О, кернит Na2B4O7*4HaO. На земной пов-сти бор мигрирует и концентрируется в рассолах озер и морей. Главные осадочные бо-ратные месторождения находятся в СССР, США, ГДР. Мировые запасы бора ок. 100 млн. т.

Свойства. Бор - бесцв., серое или красное кристаллическое либо темное аморфное в-во. Известно более 10 алло-тропных модификаций бора, св-ва важнейших приведены в таблице. Образование той или иной модификации и их взаимные переходы определяются т-рой, при к-рой получают бор: при 600-800°С образуется аморфный продукт (плотн. 2,35 г/см3;1058-6.jpg перехода аморфный1058-7.jpgромбоэдрич. модификация 5,02 кДж/моль), до 1000°С-1058-8.jpgромбоэдрич. модификация (красные кристаллы), до 1200°С-1058-9.jpg ромбоэдрическая (наиб, устойчивая форма), до 1500 °С - тетрагональные модификации. Расплав обычно кристаллизуется в1058-10.jpgромбоэдрич. модификацию, в к-рую переходят и все остальные формы выше 1500°С. В интервале 1000-1500°С можно одновременно получить смесь разл. модификаций. Кристаллич. решетки всех модификаций бора построены из икосаэдров В12 - полиэдрич. электронодефицитных структур, содержащих наряду с двухэлектронными двухцентровыми хим. связями В—В многоцентровые двух-электронные связи.

Ниже приводятся св-ва р-ромбоэдрич. бора: т. пл. 2074°С, т. кип. 3658°С; С° 11,09Дж/(моль-К);1058-11.jpg 50,2 кДж/моль,1058-12.jpg 560кДж/моль (О К),1058-13.jpg 512кДж/моль; S°298 5,90 Дж/(моль*К) [для газа 153,2 ДжДмоль • К)]; ур-ние температурной зависимости давления пара lg p (атм) = = 7,239-28,840/T(1781-2152 К); температурный коэф. линейного расширения (4,8-7,0)*10-6-1 (293-1300 К); теплопроводность при 300 К 2,6-10-3 Вт/(м*К); дебаевская т-ра 1220 К;1058-14.jpg (0,7-4,0)*109 МОм*м (88 К), 105 МОм*м (200 К), 0,05 МОм*м (500 К). Бор - полупроводник р-типа; ширина запрещенной зоны по данным электрич. и оптич. измерений соотв. 1,42 и 1,53 эВ; дырочная проводимость 55*104, электронная 104 м2/(В*с); постоянная Холла 7*10-3 м3/Кл (298 К); концентрация собств. носителей тока 5*1014(433 К) и 9*1019 м-3П073 К). Бор диамагнитен, магн. восприимчивость — 0,78*10-9 (298 К). Для монокристаллов показатель преломления 3,44 (при длине волны1058-15.jpg 0,45мкм), коэф. поглощения 10-2 м-1 (при1058-16.jpg 1,3-3,8 мкм).

По твердости бор занимает второе (после алмаза) место среди всех в-в: твердость по Моосу 9,3, по Виккерсу 274,4 ГПа, по Кнупу 2460; микротвердость 30,4 ГПа. Модуль Юнга 282,2 ГПа (для борного волокна 411,6 ГПа);1058-17.jpg 147 МПа (293 К), 882 МПа (1273 К) (для борного волокна 13,7 ГПа при 1330-1890 К); линейный коэф. сжимаемости 1,8*10-7 (303 К), объемный 3*10-7 (293 К). Бор очень хрупок, в пластич. состояние переходит выше 2000 °С.

Химически бор довольно инертен (особенно кристаллический). К-ты, не являющиеся окислителями, с бором не реагируют, конц. HNO3 и царская водка окисляют его до борной кислоты Н3ВО3. При сплавлении со щелочами на воздухе либо при взаимод. с расплавл. Na2O2 или смесью KNO3 и Na2CO3 бор образует бораты. С Н2 он непосредственно не взаимод., бороводороды получают косвенным путем. Выше 1200°С бор реагирует с N2 (а также с NH3), давая бора нитрид BN. В р-циях с F2 (ок. 20 °С), с С12 (ок. 400 °С), с Вг2 (ок. 600 °С), с 12 (ок. 700 °С) образует тригалогениды ВНа13 (см. Бора трифторид, Бора трихлорид)-бесцв. дымящие на воздухе летучие соед., к-рые легко гидролизуются водой, склонны к образованию комплексных соед. типа Н[ВНа14]. Для трибромида ВВr3 т. пл. -46°С, т. кип. 89,8°С; плотн. 2,65 г/см3. Для трииодида В13 т. пл. 49,8°С, т. кип. 210°С (с разл.); плотн. 3,3 г/см3. Известны также низшие галогениды В2На14, В4На14, В8На18, содержащие в молекуле связи В—В. Выше 500°С бор реагирует с газообразными HF и НС1 с выделением Н2.

С серой ок. 600°С, а также в атмосфере H2S или CS2 при 930°С бор образует сульфид B2S3 (т. пл. 310°С; плотн. 1,55 г/см3), с Se выше 700°С - селенид B2Se3, с Р и As выше 900°С - соотв. фосфиды (ВР, В5Р) и арсениды (BAs, B6As), отличающиеся высокой хим. и термин стойкостью.

ХАРАКТЕРИСТИКА КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МОДИФИКАЦИЙ БОРА
Кристаллические модификации бора

ВР и BAs (т. пл. выше 2000°С) - высокотемпературные полупроводники.

При взаимод. бора (или В2О3) с С выше 2000°С получают бора карбиды В12С3 и В13С2, с Si выше 1000°С - силициды B6Si (т. разл. 1864°С), B4Si (т. разл. 1345°С), B3Si и В125i - кристаллич. в-ва, не разлагаемые водой и р-рами щелочей и к-т; применяются как огнеупоры и материалы регулирующих и защитных устройств ядерных реакторов. С большинством металлов при высоких т-рах бор образует бориды.

Получение. Буру и кернит разлагают H2SO4 при 100°С, нерастворимый остаток отфильтровывают. Фильтрат охлаждают до 15 °С, при этом выпадают кристаллы Н3ВО3; к-ту обезвоживают ок. 235°С с образованием В2О3. Аморфный бор получают восстановлением В2О3 магнием, Na, Са, Zn, К или Fe, кристаллический - восстановлением галогенидов бора (в осн. ВС13 или BF3) водородом или разложением галогенидов и гидридов бора (в осн. В2Н6) при 1000-1500°С. Бор получают также электролизом расплава Na[BF4] или K[BF4] (образуются при взаимод. соотв. NaOH или КОН либо солей Na или К с Н [BF4]), чистый кристаллический (менее 0,05% примесей) - разложением ВВr3 на танталовой или вольфрамовой нити ок. 1300°С в присут. Н2 или разложением В2Н6 и В13 при 700-1000°С. Высокой степени чистоты (10-3-10-4% примесей) достигают зонной плавкой или вытягиванием монокристаллов из расплава.

Определение. Осн. метод выделения бора из смеси - отгонка в виде борнометилового эфира В(ОСН3)3 из кислых р-ров. Эфир гидролизуют до Н3ВО3, к-рую титруют щелочью в присут. маннита. Гравиметрически бор определяют в виде Са(ВО,)2, образующегося при взаимод. В(ОСН3)3 с Са(ОН)2, флуориметрически - по фиолетово-синему окрашиванию с хинали зарином или диаминоантраруфином, а также при помощи куркумина. Качественно бор обнаруживают по буро-красному окрашиванию куркумовой бумаги или по зеленому окрашиванию пламени при сгорании В(ОСН3)3.

Применение. Бор - компонент коррозионностойких и жаропрочных сплавов, напр. ферробора - сплава Fe с В (10-20%). Небольшая добавка бора (1-3-10 %) значительно повышает мех. св-ва стали, сплавов цветных металлов и обусловливает мелкозернистость их структуры. Бором насыщают пов-сть стальных изделий (борирование) с целью улучшения их коррозионных и мех. св-в. Его используют в кач-ве упрочнителя композиционных материалов (в виде волокон), как полупроводник для изготовления терморезисторе в, счетчиков тепловых нейтронов, преобразователей тепловой энергии в электрическую. Бор и его сплавы применяют также как нейтронопоглощающие материалы для изготовления регулирующих стержней ядерных реакторов. Мировое произ-во бора (без СССР) в виде соединений 2,4 млн. т (1980). Ок. 50% получаемых искусственных и прир. соед. бора используют в произ-ве стекла, ок.. 30%-при получении моющих ср-в, ок. 4-5%-для произ-ва эмалей, глазурей, гербицидов, металлургич. флюсов.

Бор был открыт в 1808 Ж. Гей-Люссаком и Л. Тенаром и независимо от них-Г. Дэви.


===
Исп. литература для статьи «БОР»: Бор, его соединения и сплавы, под ред Г. В. Самсонова, К., 1960; Немодрук А. А., Каралова 3. К., Аналитическая химия бора 5B10,811, M., 1964; Цагарейшвили Г. В., ТавадзеФ. Н., Полупроводниковый бор. М.. 1978. Н.Т.Кузнецов.

Страница «БОР» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

Еще по теме:

     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн