БОР

Содержание бора в земной коре составляет приблизительно 0.001%. Он встречается в целом ряде руд, важнейшей из которых является бура. Этот минерал имеет состав .

Бор относят к полуметаллам (металлоидам), потому что он обладает как свойствами металлов, так и свойствами неметаллов.

При комнатной температуре бор имеет низкую электропроводность. Однако она сильно возрастает при повышении температуры. Бор иногда добавляют к германию или кремнию, чтобы повысить электропроводность этих полупроводниковых элементов.

Бор связан диагональным соотношением (см. гл. 11) с кремнием—элементом, который еще будет подробно обсуждаться в данной главе. Неметаллические свойства бора обусловлены сравнительно малыми размерами его атомов и высокой энергией ионизации. В действительности бор никогда не образует ионов .

Бор образует целый ряд важных соединений. Рассмотрим некоторые из них.

Борогидриды. В качестве примера приведем тетрагидридоборат(III) лития (часто называемый борогидридом лития).

Бораны. Так называют гидриды бора. Простейшим из них является диборан Он образуется в результате реакции трихлорида бора с лития.

Трихлорид бора. Это ковалентное соединение представляет собой бесцветную жидкость, которая состоит из молекул Трихлорид бора гидролизуется водой, образуя борную кислоту. При взаимодействии с аммиаком образует координационное соединение:

В этой реакции аммиак выступает в роли льюисова основания, поскольку он служит донором электронов, а роли льюисовой кислоты, поскольку служит акцептором электронов (см. разд. 3.1).

Оксид бора Подобно другим растворимым оксидам неметаллических элементов, оксид бора является кислотным оксидом. Он медленно реагирует с водой, образуя борную кислоту.

Борная кислота Другое ее название - ортоборная кислота. В лабораторных условиях ее получают действием соляной кислоты на раствор буры:

При охлаждении борная кислота осаждается в виде хлопьевидных белых кристаллов.

Бораты. Подобно кремнию, бор имеет высокое сродство к кислороду, образуя с ним целый ряд циклических и нециклических структур. Например, метаборат натрия и метаборат калия содержат циклический анион (структура ).

Метаборат кальция, имеющий эмпирическую формулу состоит из длинных цепей борат-анионов связанных между собой ионами (структура б):

Применения бора и его соединений

Бор играет важную роль в кальциевом цикле растений. Поэтому буру, или борную кислоту, часто вносят в качестве удобрения в почвы, бедные бором. Борная кислота является слабым дезинфицирующим средством. Ранее ее использовали в качестве консерванта в пищевой промышленности, однако во многих странах теперь такое ее использование запрещено.

Новые керамические материалы. В последние годы получено много новых керамических материалов, основанных на соединениях элементов III и IV групп. Эти материалы приобретают все более важное значение в ряде отраслей промышленности. Они созданы на основе таких соединений, как карбид бора, карбид кремния и нитрид кремния. Керамический сплав типа сиалон обладает почти такой же высокой твердостью, как алмаз, прочностью стали и легкостью алюминия. Подобные керамические материалы могут использоваться в качестве заменителей металлов, и изделия из них обладают большой износостойкостью. Они могут эксплуатироваться при температурах до 1300°С и не требуют смазки. В автомобильной и аэрокосмической промышленности уже прошли испытания и начат выпуск керамических двигателей.

Наиболее важным для промышленных целей соединением бора является бура. Залежи буры были впервые обнаружены в Тибете, откуда она попала в Европу через арабские страны. Со времен средневековья ее использовали для изготовления глазурованных керамических изделий. Соединяясь с оксидами d-металлов, например меди и

кобальта, бура образует красиво окрашенные соединения. Например нагрев

Образование таких характерно окрашенных соединений используется в аналитической пробе на перлы буры, которая позволяет идентифицировать различные d-металлы.

Бура используется также в производстве боросиликатного стекла. Такое стекло имеет высокий показатель преломления и используется для изготовления линз. Поскольку бура является слабым основанием, ее используют также для приготовления буферных растворов (см. разд. 8.2) и фотографических проявителей.