новости бизнеса
компании и предприятия
нефтехимические компании
продукция / логистика
торговый центр
ChemIndex
новости науки
работа для химиков
химические выставки
лабораторное оборудование
химические реактивы
расширенный поиск
каталог ресурсов
электронный справочник
авторефераты
форум химиков
подписка / опросы
проекты / о нас


контакты
поиск
   

главная > справочник > химическая энциклопедия:

Бор


выберите первую букву в названии статьи: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

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 свобор 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 боратные месторождения находятся в СССР, США, ГДР. Мировые запасы бор ок. 100 млн. т.

Свойства. бор - бесцв., серое или красное кристаллическое либо темное аморфное вещество. Известно более 10 аллотропных модификаций бора, 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 (плотн. 2,35 г/см3; перехода аморфный ромбоэдрич. 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 в ромбоэдрич. модификацию, в которую переходят и все остальные формы выше 1500°С. В интервале 1000-1500°С можно одновременно получить смесь разл. модификаций. Кристаллич. решетки всех модификаций бор построены из икосаэдров В12 - полиэдрич. электронодефицитных структур, содержащих наряду с двухэлектронными двухцентровыми хим. связями В—В многоцентровые двух-электронные связи.

Ниже приводятся свойства растворомбоэдрич. бора: т. пл. 2074°С, т. кип. 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)]; 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 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 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 волны 0,45мкм), коэф. 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 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., бороводородыполучают косвенным путем. Выше 1200°С бор реагирует с N2 (а также с NH3), давая бора нитридBN. В реакциях 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., которые 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

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

При взаимод. бор (или В2О3) с С выше 2000°С получают бора карбидыВ12С3 и В13С2, с Si выше 1000°С - силициды B6Si (т. разл. 1864°С), B4Si (т. разл. 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 бора (в осн. ВС13 или BF3) водородом или разложением галогенидов и гидридов бор (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 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 бора из смеси - отгонка в виде борнометилового эфира В(ОСН3)3 из кислых растворов. Эфир гидролизуют до Н3ВО3, которую титруют щелочью в присутствии 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 хинализарином 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 бор (1-3-10 %) значительно повышает мех. свойства стали, сплавов цветных металлов и обусловливает мелкозернистость их структуры. бор насыщают пов-сть стальных изделий (борирование) с целью улучшения их коррозионных и мех. свойств. 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. бор 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.

Лит.: 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., Тавадзе Ф. Н., Полупроводниковый бор. М.. 1978. © Н.Т.Кузнецов.




выберите первую букву в названии статьи: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


Все новости



Новости компаний

Все новости


© ChemPort.Ru, MMII-MMXVII
Контактная информация