Бор -элемент главной подгруппы третьей группы, второго периода периодической системы хим элементов Менделеева, с атомным номером 5. Обозначается символом B. В свободном состоянии бор — бесцветное, серое или красное кристаллическое либо тёмное аморфное вещество.
Хим свойства. Химически бор довольно инертен и при комнатной температуре взаимодействует только со фтором: 2В+3F2=2BF3
При нагревании бор реагирует с другими галогенами с образованием тригалогенидов, с азотом образует нитрид бора BN, сфосфором — фосфид BP, с углеродом — карбиды различного состава (B4C, B12C3, B13C2). При нагревании в атмосфере кислорода или на воздухе бор сгорает с большим выделением теплоты, образуется борный ангидрид B2O3 - бесцветная стекловидная масса: 4В+3О2=2В2О3
При нагревании на воздухе до 700°С Бор горит красноватым пламенем, При нагревании выше 900 °С Бор с азотом образует нитрид бора BN, при нагревании с углем -карбид бора B4C3, с металлами - бориды.
С водородом бор напрямую не взаимодействует, хотя известно довольно большое число бороводородов (боранов) различного состава, получаемых при обработке боридов щелочных или щелочноземельных металлов кислотой:Mg3B2+6HCl=B2H6+3MgCl2
При температуре красного каления Бор взаимодействует с водяным паром: 2B + 3Н2О = B2O3 + 3H2.
В кислотах Бор при обычной температуре не растворяется, кроме концентрированной азотной кислоты, которая окисляет его до борной кислоты H3BO3. Медленно растворяется в концентрированных растворах щелочей с образованием боратов.
При сильном нагревании бор проявляет восстановительные свойства. Он способен, например, восстановить кремний илифосфор из их оксидов:3SiO2+4B=3Si+2B2O3. 3P2O5+10B=5B2O3+6P.
Соединения бора
При отсутствии окислителей бор устойчив к действию растворов щелочей. В горячей азотной, серной кислотах и в царской водке бор растворяется с образованием борной кислоты H3BO3 .
1 Оксиды бора B2O3 — типичный кислотный оксид. Он реагирует с водой с образованием борной кислоты:B2O3+3H2O=2H3BO3
- Под давлением в 60 тыс. ат. и температуре 1500о оксид бора взаимодействует с элементарным бором по реакции:B2O3+4B=3B2O.
Этот низший оксид бора имеет графитоподобную слоистую структуру.
2 Бораты – соли борной кислоты
Большей частью бораты — соли не самой борной кислоты H3BO3, а полиборных кислот nB2O3•mH2O, не выделенных в свободном состоянии (например, тетраборной кислоты H2B4O7 или 2B2O3•H2O). Из боратов растворимы в воде главным образом соли щелочных металлов
3 Бориды — бинарные соединения бора с металлами. Один металл может образовывать несколько боридов разного состава. Различают богатые металлом низшие бориды (М3В, М2В, М3В2, MB, M3B4) и богатые бором высшие бориды (МВ2, МВ4, МВ6, МВ12 и др.).
4 При взаимодействии борной кислоты со щелочами возникают соли не самой борной кислоты — бораты (содержащие анионBO33−), а тетрабораты, например: 4H3BO3+2NaOH=Na2B4O7+7H2O
5 Важные комплексные соединения Бор - борогидриды, например Na[BH4], и фтороборная, или борофтористоводородная, кислота H [BF4], образующаяся из BF3 и HF; большинство солей этой кислоты (фтороборатов) растворимы в воде (за исключением солей К, Rb, Cs).
Применение
Элементарный бор применяют вограниченных количествах в качестве антиокислителя при медном литье. Он находит также применение в металлургии стали (большей частью в виде ферробора, т. е. сплава с железом с 10-20 % В). Добавка уже 0,001-0,003 % бора значительно повышает твердость стали. «Тетрагональный бор» вследствие исключительной твердости, почти равной твердости алмаза, был предложен в качестве шлифовального материала. Обширное применение находят борная кислота и ее соединения, прежде всего бура. Пероксигидраты боратов играют большую роль в промышленности в качестве отбеливающих средств.
