Anorganika 19 Bor, hydridy, oxidy, kyseliny, soli, struktura boranů, karborany.

Bor, hydridy, oxidy, kyseliny, soli, struktura boranů, karborany.

Bor - PSP

• má 3 valenční elektrony → ale prostor pro 8 → elektrony snadno přijímá

  • typické oxidační číslo je +III, může tvořit však i +I

• 13. skupina TRIELY

• je 3, 4-vazný

Bor - PSP - oxidační číslo

+III, +I

Bor - vlastnosti

• je to polokov s vysokou teplotou tání a varu

  • jako kov: elektropozitivní ve sl. s nekovy: B₄C, BN, BCl₃ + pevný a černý

  • jako nekov: el. nevodič + elektronegativní ve sl. s kovy: TiB₂

• polovodič, je žáruvzdorný

• vyskytuje se ve dvou modifikacích

  • amorfní – hnědý prášek

  • kovový – patří mezi velmi tvrdé látky, má kovový lesk

Bor - modifikace

• amorfní – hnědý prášek

• kovový – patří mezi velmi tvrdé látky, má kovový lesk

Bor - výskyt

• elementární bor (tvořen jednotkami B12) se v přírodě prakticky nevyskytuje – je to produkt lidské činnosti

• sloučeniny:          borax 𝑁𝑎₂𝐵₄𝑂₅ (𝑂𝐻)₄ ∙ 8 𝐻₂𝑂,       kernit 𝑁𝑎₂𝐵₄𝑂₅(𝑂𝐻)₄ ∙ 2 𝐻₂𝑂,       sassolin 𝐻₃𝐵𝑂₃

• řadí se mezi mikrobiogenní prvky

  • je důležitý pro stavbu buněčné stěny rostlin

    • bez boru u živočichů: poruchy vývoje kostí, metabolismu minerálních látek, vývoje mozku

borax

𝑁𝑎₂𝐵₄𝑂₅ (𝑂𝐻)₄ ∙ 8 𝐻₂𝑂

kernit

𝑁𝑎₂𝐵₄𝑂₅(𝑂𝐻)₄ ∙ 2 𝐻₂𝑂

sassolin

𝐻₃𝐵𝑂₃

Bor - reakce

• za běžných podmínek je inertním prvkem

• při vyšší teplotě reaguje s většinou kovů a nekovů (kromě vodíku) a s amoniakem

  • důležité jsou reakce tvořící boridy kovů a nitridy boru

• B + 3 HNO₃ → H₃BO₃ + 3 NO₂

• 2 B + 6 NaOH → 2 Na₃BO₃ + H₂

Bor - sloučeniny - přehled

• borax 𝑵𝒂_𝟐 [𝑩_𝟒𝑶_𝟓(𝑶𝑯)_𝟒 ]∙ 𝟖 𝑯_𝟐𝑶

• fluorid boritý 𝑩𝑭_𝟑

• nitrid boritý 𝑩𝑵

• boridy

• karbid boritý 𝑩_𝟒𝑪

• oxid boritý 𝑩_𝟐𝑶_𝟑

• kyselina trihydrogenboritá 𝑯_𝟑𝑩𝑶_𝟑

• borany

  • diboran 𝑩_𝟐𝑯_𝟔

  • karborany

Bor - sloučeniny - borax 𝑵𝒂_𝟐 [𝑩_𝟒𝑶_𝟓(𝑶𝑯)_𝟒 ]∙ 𝟖 𝑯_𝟐𝑶

• oktahydrát tetraboritanu disodného

• používá se při výrobě skla a v analytické chemii (při určování kovů v látce)

• bezvodý – jeho tavenina překryje roztavený kov → je to ochranný prvek proti oxidaci

Bor - sloučeniny - fluorid boritý 𝑩𝑭_𝟑

• na vzduchu silně dýmá a přebytkem vody se hydrolyzuje na příslušný aniont a kyselinu boritou

• s nadbytkem vody poskytuje kyselinu tetrafluoroboritou 𝐻𝐵𝐹₄

  • silná kyselina, existuje pouze v roztoku

Bor - sloučeniny - nitrid boritý 𝑩𝑵

• struktura podobná grafitu (s diamantem – 1 z nejtvrdších látek)

• je to žáruvzdorný materiál, stabilní a chemicky inertní

  • pokrytí povrchů kovoobráběcích nástrojů (povlak) → ↑ tvrdost a odolnost

Bor - sloučeniny - boridy

• sloučeniny boru s kovy

• existuje široká škála boridů s různou stechiometrií a krystalickou strukturou

• jsou mimořádně elektricky i tepelně vodivé, tvrdé, žáruvzdorné

• např. 𝑇𝑖𝐵₂ , 𝑍𝑟𝐵₂ , 𝐶𝑟𝐵₂

• použití: v jaderných elektrárnách, supravodiče, polovodiče, …

Bor - sloučeniny - karbid boritý 𝑩_𝟒𝑪

• velmi tvrdý matriál

• používá se jako brusivo a leštič kovů, obložení brzd a spojek, v neprůstřelných vestách, …

Bor - sloučeniny - oxid boritý 𝑩_𝟐𝑶_𝟑

• je bezbarvý a sklovitý

• vzniká hořením boru: 4 𝐵 + 3 𝑂₂ → 2 𝐵₂𝑂₃

• je kyselinotvorný: 𝐵₂𝑂₃ + 3 𝐻₂𝑂 → 2 𝐻₃𝐵𝑂₃

Bor - sloučeniny - kyselina trihydrogenboritá 𝑯_𝟑𝑩𝑶_𝟑

• je to jednosytná velmi slabá kyselina

• ve vodě je málo rozpustná

• používá se ve farmacii se svými solemi k ošetřování očních chorob

Bor - sloučeniny - borany

• binární sloučeniny boru B s vodíkem H

• bezbarvé, diamagnetické molekulární sloučeniny

• příprava

  • výchozí látkou pro přípravu vyšších boranů je obvykle diboran 𝐵₂𝐻₆

    • 2 𝑁𝑎𝐵𝐻₄ + 𝐼₂ → 𝐵₂𝐻₆ + 2 𝑁𝑎𝐼 + 𝐻₂

• diboran 𝑩_𝟐𝑯_𝟔

  • příprava: 2 𝑁𝑎𝐵𝐻₄ + 𝐼₂ → 𝐵₂𝐻₆ + 2 𝑁𝑎𝐼 + 𝐻₂

  • výroba: 6 𝑁𝑎𝐻 + 2 𝐵𝐹₃ → 2 𝐵₂𝐻₆ + 6 𝑁𝑎𝐹

  • bezbarvý plyn, dobře se mísí se vzduchem a tvoří s ním výbušnou směs

  • používá se jako redukční činidlo, vulkanizační činidlo, katalyzátor

  • atomy boru spojeny atomy H

• karborany

  • jsou významnou skupinou derivátů boranů

  • alespoň jedna skupina 𝐻𝐵 je v nich nahrazen uhlíkem

  • closo-karborany

    • těkavé kapaliny nebo pevné látky

      • tvoří nejpočetnější skupinu

  • nido-karborany, kachno-karborany

    • poskytují dalším zpracováním closo-deriváty

Bor - sloučeniny - diboran 𝑩_𝟐𝑯_𝟔

• příprava: 2 𝑁𝑎𝐵𝐻₄ + 𝐼₂ → 𝐵₂𝐻₆ + 2 𝑁𝑎𝐼 + 𝐻₂

• výroba: 6 𝑁𝑎𝐻 + 2 𝐵𝐹₃ → 2 𝐵₂𝐻₆ + 6 𝑁𝑎𝐹

• bezbarvý plyn, dobře se mísí se vzduchem a tvoří s ním výbušnou směs

• používá se jako redukční činidlo, vulkanizační činidlo, katalyzátor

• atomy boru spojeny atomy H

Bor - sloučeniny - karborany

• jsou významnou skupinou derivátů boranů

• alespoň jedna skupina 𝐻𝐵 je v nich nahrazen uhlíkem

• closo-karborany

  • těkavé kapaliny nebo pevné látky

    • tvoří nejpočetnější skupinu

• nido-karborany, kachno-karborany

  • poskytují dalším zpracováním closo-deriváty

    

Bor - sloučeniny - borany - příprava

• výchozí látkou pro přípravu vyšších boranů je obvykle diboran 𝐵₂𝐻₆

  • 2 𝑁𝑎𝐵𝐻₄ + 𝐼₂ → 𝐵₂𝐻₆ + 2 𝑁𝑎𝐼 + 𝐻₂

Bor - sloučeniny - diboran 𝑩_𝟐𝑯_𝟔 - příprava

2 𝑁𝑎𝐵𝐻₄ + 𝐼₂ → 𝐵₂𝐻₆ + 2 𝑁𝑎𝐼 + 𝐻₂

Bor - sloučeniny - diboran 𝑩_𝟐𝑯_𝟔 - výroba

6 𝑁𝑎𝐻 + 2 𝐵𝐹₃ → 2 𝐵₂𝐻₆ + 6 𝑁𝑎𝐹