Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Математика, химия, физика arrow ХИМИЯ
Посмотреть оригинал

Оксид бора и борная кислота

С кислородом бор реагирует только при нагревании, образуя единственный оксид В203. Оксид бора существенно отличается от оксидов азота и углерода, в которых отсутствуют вакантные орбитали и существуют только локализованные ковалентные связи. Напротив, в В203 атом бора имеет вакантную орбиталь, а атом кислорода — две неподеленные пары. В результате создаются идеальные условия для донорно-акцепторного взаимодействия, которое гораздо более эффективно в полимерной структуре, чем в изолированной молекуле. Именно поэтому молекулы В203 существуют только в газовой фазе при температурах около 2000°С, при обычных же условиях оксид бора представляет собой твердое полимерное вещество, построенное из тетраэдров В04, в которых все атомы кислорода являются мостиковыми.

Температура плавления В2Оэ невелика (450°С). При этой температуре жидкость имеет большую вязкость, и образование сложной кристаллической структуры идет медленно. Поэтому при охлаждении расплава образуется не кристалл, а стекло, и оксид бора является одним из лучших стекло- образователей.

Оксид бора легко и обратимо реагирует с водой, образуя борную кислоту:

Борная кислота — твердое вещество, заметно растворимое в воде (5 г/100 г воды при 20°С) и некоторых органических растворителях. Кристаллы борной кислоты имеют слоистую структуру, в которой молекулы связаны прочными водородными связями. Частичное удаление воды ведет к образованию связей В—О—В, при этом в решетке чередуются плоские треугольные фрагменты В03 и тетраэдрические ВОл. В результате появляется большое число полимерных анионов сложного строения, например тетраборатный анион, включающий четыре фрагмента В03:

Особенностью борной кислоты является то, что ее кислотные свойства определяются не диссоциацией с отщеплением протона, а образованием ги- дроксокомплекса с участием вакантной/?-орбитали:

Нормальные — средние — бораты могут быть получены лишь сплавлением борной кислоты со щелочами или основными оксидами. Как правило, они содержат полимерные анионы и отвечают простейшей формуле М(В02)и, где М — ^-зарядный катион, например Са(В02)2.

Из растворов, получаемых при нейтрализации борной кислоты, кристаллизуются соли со сложными анионами. Наиболее распространенной из них является гептаоксотетраборат натрия — Na2B407- 1011,0 — бура:

При действии кислот на раствор буры реакция протекает в обратном направлении:

Из всего сказанного очевидно, что и оксид бора, и борная кислота резко отличаются по свойствам от оксидов и гидроксидов азота и углерода.

Наличие вакантной орбитали у атома бора приводит к образованию донорно-акцепторной связи О —> В, что невозможно ни в соединениях углерода, ни в соединениях азота. Именно поэтому оксиды углерода и азота газообразны, а оксид бора — труднолетучее вещество.

В отличие от азота и углерода, для которых характерны простые оксо- анионы N03, N02, С03 , бор образует большое число разнообразных полимерных анионов.

Окислительно-восстановительные превращения в растворах соединений бора практически невозможны — во всех своих соединениях он имеет степень окисления +3.

Принципиально могут происходить только два перехода:

Значения потенциалов таковы, что бор должен реагировать с водой как в кислой, так и в щелочной среде, но особенности кристаллической структуры делают его кинетически чрезвычайно инертным, так что реально эти реакции не идут.

 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы