химический каталог




БОР

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

БОР (от позднелат. borax - бура; лат. Borum) В, химический элемент III гр. периодической 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 внешний электронной оболочки 2s22р; степень окисления + 3, редко + 2; энергия ионизации при последоват. переходе от В° к В5+ соответственно 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 БОР в земной коре 5*10-3% по массе, в воде океанов - 4,6 мг/л. В природе в свободный виде не встречается. Важнейшие минералы - бура Na2B4O7*10Н2О, кернит Na2B4O7*4HaO. На земной поверхности Б. мигрирует и концентрируется в рассолах озер и морей. Главные осадочные бо-ратные месторождения находятся в СССР, США, ГДР. Мировые запасы БОР ок. 100 млн. т.

Свойства. Б. - бесцв., серое или красное кристаллическое либо темное аморфное вещество. Известно более 10 алло-тропных модификаций БОР, свойства важнейших приведены в таблице. Образование той или иной модификации и их взаимные переходы определяются температурой, при которой получают БОР: при 600-800°С образуется аморфный продукт (плотность 2,35 г/см3; перехода аморфныйромбоэдрич. модификация 5,02 кДж/моль), до 1000°С-ромбоэдрич. модификация (красные кристаллы), до 1200°С- ромбоэдрическая (наиб, устойчивая форма), до 1500 °С - тетрагональные модификации. Расплав обычно кристаллизуется вромбоэдрич. модификацию, в к-рую переходят и все остальные формы выше 1500°С. В интервале 1000-1500°С можно одновременно получить смесь различные модификаций. Кристаллическая решетки всех модификаций БОР построены из икосаэдров В12 - полиэдрич. электронодефицитных структур, содержащих наряду с двухэлектронными двухцентровыми химическими связями В—В многоцентровые двух-электронные связи.

Ниже приводятся свойства растворомбоэдрич. БОР: температура плавления 2074°С, температура кипения 3658°С; С° 11,09Дж/(моль-К); 50,2 кДж/моль, 560кДж/моль (О К), 512кДж/моль; S°298 5,90 Дж/(моль*К) [для газа 153,2 ДжДмоль • К)]; уравение температурной зависимости давления пара lg p (атм) = = 7,239-28,840/T(1781-2152 К); температурный коэффициент линейного расширения (4,8-7,0)*10-6-1 (293-1300 К); теплопроводность при 300 К 2,6-10-3 Вт/(м*К); дебаевская температура 1220 К; (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 оптический измерений соответственно 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 волны 0,45мкм), коэффициент поглощения 10-2 м-1 (при 1,3-3,8 мкм).

По твердости БОР занимает второе (после алмаза) место среди всех веществ: 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); 147 МПа (293 К), 882 МПа (1273 К) (для борного волокна 13,7 ГПа при 1330-1890 К); линейный коэффициент 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 БОР не реагируют, конц. HNO3 и царская водка окисляют его до борной кислоты Н3ВО3. При сплавлении со щелочами на воздухе либо при взаимодействии с расплавл. Na2O2 или смесью KNO3 и Na2CO3 БОР образует бораты. С Н2 он непосредственно не взаимодействие, бороводороды получают косвенным путем. Выше 1200°С БОР реагирует с N2 (а также с NH3), давая бора нитрид BN. В реакциях с F2 (ок. 20 °С), с Cl2 (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 соединение, которые легко гидролизуются водой, склонны к образованию комплексных соединений типа Н[ВНа14]. Для трибромида ВВr3 температура плавления -46°С, температура кипения 89,8°С; плотность 2,65 г/см3. Для трииодида В13 температура плавления 49,8°С, температура кипения 210°С (с различные); плотность 3,3 г/см3. Известны также низшие галогениды В2На14, В4На14, В8На18, содержащие в молекуле связи В—В. Выше 500°С Б. реагирует с газообразными HF и НCl с выделением Н2.

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

ХАРАКТЕРИСТИКА КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МОДИФИКАЦИЙ БОРА

ВР и BAs (температура плавления выше 2000°С) - высокотемпературные полупроводники.

При взаимодействие БОР (или В2О3) с С выше 2000°С получают бора карбиды В12С3 и В13С2, с Si выше 1000°С - силициды B6Si (т. различные 1864°С), B4Si (т. различные 1345°С), B3Si и В125i - кристаллич. вещества, не разлагаемые водой и растворами щелочей и кислот; применяются как огнеупоры и материалы регулирующих и защитных устройств ядерных реакторов. С большинством металлов при высоких температурах 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; кислоту обезвоживают ок. 235°С с образованием В2О3. Аморфный БОР получают восстановлением В2О3 магнием, Na, Са, Zn, К или Fe, кристаллический - восстановлением галогенидов БОР (в основные ВCl3 или BF3) водородом или разложением галогенидов и гидридов БОР (в основные В2Н6) при 1000-1500°С. БОР получают также электролизом расплава Na[BF4] или K[BF4] (образуются при взаимодействии соответственно 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 присутствии 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 БОР из смеси - отгонка в виде борнометилового эфира В(ОСН3)3 из кислых растворов. Эфир гидролизуют до Н3ВО3, к-рую титруют щелочью в присутствии маннита. Гравиметрически БОР определяют в виде Са(ВО,)2, образующегося при взаимодействии 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. Б. - компонент коррозионностойких и жаропрочных сплавов, например ферробора - сплава Fe с В (10-20%). Небольшая добавка БОР (1-3-10 %) значительно повышает механические свойства стали, сплавов цветных металлов и обусловливает мелкозернистость их структуры. БОР насыщают поверхность стальных изделий (борирование) с целью улучшения их коррозионных и механические свойств. Его используют в качестве 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 производство БОР (без СССР) в виде соединений 2,4 млн. т (1980). Ок. 50% получаемых искусственных и природные соединение БОР используют в производстве стекла, ок.. 30%-при получении моющих ср-в, ок. 4-5%-для производства эмалей, глазурей, гербицидов, металлургич. флюсов. БОР был открыт в 1808 Ж. Гей-Люссаком и Л. Тенаром и независимо от них-Г. Дэви.

Химическая энциклопедия. Том 1 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
согласование рекламы севастополь
пламягаситель купить в ярославле
линзованная оптика на ваз 2109
вентиляционная установка litened 60-35 g1.31-1,1х30.r wtyf

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(03.12.2016)