Всего на сайте:
282 тыс. 988 статей

Главная | Химия

Оксид бора и борная кислота  Просмотрен 74

С кислородом бор реагирует только при нагревании, образуя единственный оксид В2О3. В В2О3 атом бора имеет вакантную орбиталь, а атом кислорода – две неподелённые пары электронов. В результате создаются идеальные условия для донорно-акцепторного взаимодействия, которое гораздо более эффективно в полимерной структуре, чем в изолированной молекуле. Поэтому молекулы В2О3 существуют только в газовой фазе при температуре 20000С, при обычных условиях В2О3 твёрдое полимерное вещество, построенное из тетраэдров ВО4, в которых все атомы кислорода являются мостиковыми.

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

В2О3 + 3Н2О = Н3ВО3

Борная кислота – твёрдое вещество, заметно растворимое в воде (5г/100 г воды при 200С) и некоторых органических растворителях. Кристаллы борной кислоты имеют слоистую структуру, в которой молекулы связаны прочными водородными связями.

Особенностью борной кислоты является то, что её кислотные свойства определяются не диссоциацией с отщеплением протона, а образованием гидроксокомплекса с участием вакантной р-орбитали:

Н3ВО3 + Н2О = В(ОН)4 + Н+

Н3ВО3 очень слабая кислота (Ка = 1∙10-9), является акцептором ионов ОН-. Нормальные (средние) бораты могут быть получены только сплавлением кислоты со щелочами или основными оксидами и отвечают простейшей формуле М(ВО2)n, где М катион n-зарядный. Например Са(ВО2)2.

Из растворов, получаемых при нейтрализации борной кислоты, не образуются ортобораты, содержащие ион (ВО3)3_, а получаются тетрабораты, метабораты или соли других полиборных кислот. Наиболее распространённой из них является бура (или гептаоксотетраборат натрия) Na2B4O7 ∙ 10H2O:

4 Н3ВО3 + 2NaOH + 3H2O = Na2B4O7 ∙ 10H2O

Под действием кислот на раствор буры реакция протекает в обратном направлении:

Na2B4O7 + H2SO4 + 5H2O = Na2SO4 + 4H3BO3

Всё, сказанное выше, говорит о том, что 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.

Качественной реакцией на Н3ВО3 и соли борных кислот является взаимодействие с концентрированной серной кислотой и метанолом при нагревании. При этом образуется борнометиловый эфир В(ОСН3)3, который при поджигании горит очень красивым яркозелёным пламенем.

В заключение отметим, что доза в 5 г В(ОН)3 может привести к смерти человека; очень малые дозы, периодически вводимые в организм, вызывают сильное исхудание.

Однако широкое применение находит борная кислота и осорбенно бура. Она используется в медицине как дезинфицирующее средство, а также в стекольной и керамической промышленности.

 

Предыдущая статья:Соединения бора с водород Следующая статья:Алюминий
page speed (0.0128 sec, direct)