Неорганическая химия

• 1 слайд

• 2 слайд

  Неорганическая
  химия
  

• 3 слайд

  Бор и
  его соединения
  

• 4 слайд

  III группа
  

• 5 слайд

• 6 слайд

  Бор
  Назвали в честь буры
  В начале XIX века (1810...1815 гг.) этот элемент называли на русский манер бурием и буротвором
  В 1815 г. известный химик В.М. Севергин ввел в русскую научную литературу нынешнее имя элемента №5
  

• 7 слайд

  Бор
  Известно > 80 минералов бора
  Главные минералы бора:
  бура Na2B4O710H2О
  кернит Na2B4O74H2О
  сассолин (борная кислота)
  

• 8 слайд

• 9 слайд

  ПОЛУЧЕНИЕ
  Аморфный бор выделяют металлотермически:
  Na2B4O7 + 12 Na = 4 В + 7 Na2O
  2 Na2B4O7 + 3 Na = В + 7 NaBO2
  

• 10 слайд

• 11 слайд

  Модификации
  Аморфный бор имеет вид коричневого порошка, кристаллический бор окрашен в серо-черный цвет с металлическим блеском
  По твердости В (крист) не уступает алмазу
  

• 12 слайд

  Бор
  

• 13 слайд

  Бор
  Природный бор состоит только из двух изотопов
  На долю легкого бора-10 в природной смеси приходится около 19%, остальное – тяжелый бор-11 (эти цифры в разных изданиях несколько варьируются)
  

• 14 слайд

  Бор
  По величине сечения захвата тепловых нейтронов легкий изотоп бора занимает одно из первых мест среди всех элементов и изотопов, а тяжелый – одно из самых последних
  Это значит, что материалы на основе обоих изотопов элемента №5 весьма интересны для реакторостроения
  

• 15 слайд

  Бор
  Способностью бора активно захватывать нейтроны пользуются и для защиты от нейтронного излучения
  Широкое распространение получили борные счетчики нейтронов
  

• 16 слайд

  Бор
  

• 17 слайд

  Сходные физические и химические свойства:
  B и Si
  

• 18 слайд

  Бор
  Химически инертен
  С кислородом при > 700оС (В2О3)
  С водой не реагирует
  С азотом при > 1200оС (BN)
  С водородом не реагирует
  

• 19 слайд

  Бор
  Со фтором при комнатной температуре, с хлором при 400оС, с бромом при 600оС
  С концентрированной азотной кислотой, серной кислотой, царской водкой (окисляется до борной кислоты)
  

• 20 слайд

  Бор
  При сильном нагревании взаимодействует с оксидами кремния, фосфора
  3 SiO2 + 4 B  2 B2O3 + 3 Si
  

• 21 слайд

• 22 слайд

  Соединения
  бора
  (+3, редко отрицательные)
  

• 23 слайд

  Конкуренты алмаза
  Карбид бора В4С –один из материалов для изготовления регулирующих стержней
  По твердости В4С и кристаллический бор (AlB12) уступают лишь углероду в виде алмаза
  

• 24 слайд

  Карбид бора
  Карбид бора – полимер
  Правильнее его формулу писать не В4С, а (B12C3)n
  Элементарная ячейка – ромбоэдрическая, ее каркас образуют 12 ковалентно связанных атомов бора, внутри этого каркаса располагается линейная группа из трех связанных между собой атомов углерода
  

• 25 слайд

  Нитрид бора
  BN –иногда называют белым графитом
  Получают, прокаливая технический бор или окись бора в атмосфере аммиака
  Белый, похожий внешне на тальк порошок (полимерное строение)
  

• 26 слайд

  Нитрид бора
  Сходство с графитом: одинаково построены кристаллические решетки, оба вещества с успехом применяют в качестве твердой высокотемпературной смазки
  

• 27 слайд

  Боразон
  (кубический нитрид бора)
  Получение из нитрида бора: температура 1350°C, давление 62 тыс. атм.
  Неопределенного цвета кристаллы, царапают алмаз, нитрид бора
  

• 28 слайд

• 29 слайд

  Бориды
  Самый термостойкий – диборид гафния HfB2 (плавится при 3250°C)
  «Рекордист» по химической стойкости – диборид тантала TaB2 (на него не действуют никакие кислоты, даже кипящая царская водка)
  

• 30 слайд

  Бориды
  Разлагаются под действием кислот с образованием бороводородов
  

• 31 слайд

  Бороводороды (бораны)
  Нестойки, самовоспламеняются, ядовиты, скверно пахнут
  B2H6, В4Н10, B5H9, В10Н14
  Водородные и мостиковые связи
  

• 32 слайд

  Бороводороды
  

• 33 слайд

  Диборан
  В промышленности диборан получают
  2 BF3 + 6 NaH  B2H6 + 6 NaF
  В лабораторных условиях
  4 BCl3 + 3 LiAlH4  2 B2H6 + 3 LiAlCl4
  4 BF3 + 3 NaBH4  2 B2H6 + 3 NaBF4
  

• 34 слайд

  Превращения боранов
  

• 35 слайд

• 36 слайд

  Диборан
  Бораны разлагаются водой, спиртами и щелочами с выделением водорода
  B2Н6 + 6 H2О  2 H3BO3 + 6 H2
  

• 37 слайд

• 38 слайд

• 39 слайд

  Бороуглеводороды
  Барен и необарен – вещества состава В10Н8(СН2)2
  Отличаются взаиморасположением составляющих их атомов
  
  

• 40 слайд

  Боразол – B3N3H6
  Неорганический бензол
  У бензола и боразола почти идентичное строение, близкие физические и химические свойства (правда, в большинстве реакций боразол ведет себя активнее бензола), причем не только у самих веществ, но и у аналогичных их производных
  

• 41 слайд

  Боразол – B3N3H6
  

• 42 слайд

  Боразол – B3N3H6
  Получают
  
  Известны
  

• 43 слайд

  Боразол – B3N3H6
  

• 44 слайд

  Соединения бора с азотом и водородом
  

• 45 слайд

• 46 слайд

  Галогениды бора
  Плоское строение, молекулярные решетки
  Термическое разложение в присутствии водорода – самый чистый бор получают
  2 BBr3 + 3 H2  2 B + 6 HBr
  

• 47 слайд

  Галогениды бора
  Гидролизуются в кислоту
  BCl3 + 3 H2O  H3BO3 + 3 HCl
  
  
  C жидким аммиаком
  BCl3 + 6 NH3  B(NH2)3 + 3 NH4Cl
  

• 48 слайд

  Галогениды бора
  

• 49 слайд

  Галогениды бора
  Образование анионных комплексов (в эфире)
  BF3 + NaH  Na[BF3H]
  

• 50 слайд

  Галогениды бора
  

• 51 слайд

  Галогениды бора
  Получают
  B2O3 + 3 CaF2 + 3 H2SO4 
  2 BF3 + 3 CaSO4 + 3 H2O
  
  B2O3 + 3 C + 3 Cl2 
  2 BCl3 + 3 CO
  

• 52 слайд

  Галогениды бора
  Получают
  

• 53 слайд

  Галогениды бора
  

• 54 слайд

  Соединения бора с галогенами и др. элементами
  Получены
  B(ClO4)3, BCl(ClO4)2, BCl2(ClO4)
  Малоустойчивы
  B(ClO4)3 + 3 H2O 
  Н3ВО3 + 3 HClO4
  

• 55 слайд

  Сульфиды бора
  B2S3, BS2
  B2S3
  Стеклообразное вещество
  Водой полностью разлагается
  Смешанный сульфид BPS4
  

• 56 слайд

  Оксид бора
  Кислотный оксид, полимерное строение
  (низкая Тпл - молекулярная структура)
  Стекловидное труднолетучее вещество, с большим трудом переходящее в кристаллическое состояние
  

• 57 слайд

  Борный ангидрид В2О3
  Аморфный (стекловидный) В2О3 построен из беспорядочно расположенных плоских групп [ВО3], где все атомы кислорода мостиковые
  Углы ОВО составляют 120°. что указывает на sp2-гибридизацию АО атомов бора
  

• 58 слайд

  Кристаллический борный ангидрид
  Фрагментами структуры являются тетраэдры [ВО4] (sp3-гибридизация АО атомов бора), связанные друг с другом в спиральные цепи
  

• 59 слайд

  Оксид бора
  Медленно реагирует с водой с образованием борной кислоты
  

• 60 слайд

  Оксид бора
  B2O3 + 2 KOH 
  2 KBO2 + H2O
  

• 61 слайд

  Борная кислота Н3ВО3
  В природе ее обнаружили в 1777 г., а получать из буры научились на 75 лет раньше
  Используется довольно широко: в медицине, в производстве эмалей, как сырье для получения других соединений бора
  
  

• 62 слайд

  Борная кислота Н3ВО3
  Имеет слоистую решетку
  В слоях водородные связи
  Между слоями межмолекулярные связи
  
  

• 63 слайд

  Борная кислота Н3ВО3
  Одна из самых слабых кислот,
  одноосновная
  Н3ВО3 + HOH  H+ + [B(OH)4]-
  При нагревании выше 100°C теряет молекулу воды и превращается в тоже очень слабую метаборную кислоту НВО2
  

• 64 слайд

  Борная кислота Н3ВО3
  Последовательные переходы в мета- и тетраборную кислоты, в борный ангидрид
  Н3ВО3 ↔ НВО2 + Н2О (100 0C)
  4НВО2 ↔ Н2В4О7 + Н2О (1400C)
  Н2В4О7 ↔ 2В2О3 + Н2O (5000 C)
  

• 65 слайд

  Водные растворы борной кислоты
  Сладковатого вкуса, обладают дезинфицирующим действием и используются в медицине (для полоскания горла и в качестве глазных капель)
  
  

• 66 слайд

  Борная кислота Н3ВО3
  При нейтрализации щелочами образуются не ортобораты, а тетрабораты (соли кислоты не известной в свободной форме)
  
  В избытке щелочи тетрабораты переходят в метабораты
  

• 67 слайд

  Борная кислота Н3ВО3
  Твердофазный синтез дает безводный тетраборат натрия
  4 Н3ВО3 + Na2CO3 =
  Na2B4O7 + 6 H2O↑ + CO2↑
  

• 68 слайд

  Парадоксы комплексообразования
  Обменные реакции типа «соль + кислота = новая соль + новая кислота» идут до конца в том случае, если в результате реакции получается новая кислота, более слабая, чем исходная
  Можно ли себе представить, чтобы слабая кислота вытесняла из соли... сильное основание?
  

• 69 слайд

  Борная кислота Н3ВО3
  В(ОН)3 + 4 KF =
  K[BF4] + 3 КОН
  
  B(OH)3 + 3 KF = BF3 + 3 КОН
  BF3 + KF = K[BF4]
  

• 70 слайд

  Эфиры борной кислоты
  Окрашивают пламя в зеленый цвет
  

• 71 слайд

  Тетраборная кислота Н2В4О7
  По силе сходна с уксусной
  Ка 1= 2 • 10-4, Ка2 = 2 • 10-5
  Это позволяет рассматривать кислотные свойства тетраборной кислоты как результат депротонизации
  Н2В4О7 = 2 Н+ + В4О72-
  

• 72 слайд

  Тетраборная кислота Н2В4О7
  Разница в значениях констант диссоциации у Н2В4О7 невелика, поэтому отщепление первого и второго протонов происходит практически одновременно, вследствие чего образуются двухзамещенные (средние) соли типа Na2B4O7
  

• 73 слайд

  Бура
  Натриевая соль тетраборной кислоты Na2B4O710Н2О
  Декагидрат тетрабората натрияNa2B4O710H2O
  

• 74 слайд

  Na2[B4O5(OH)4] • 8Н2О
  Формулу буры, записываемую как Na2B4O7 • 10Н2О, правильнее изображать в виде
  Na2[B4O5(OH)4] • 8Н2О, что точнее отражает структуру тетраядерного аниона [В4О5(ОН)4]2-
  

• 75 слайд

  Бура
  При действии кислот выделяется борная кислота
  
  

• 76 слайд

  Установка молярной концентрации раствора соляной кислоты по стандартному раствору буры
  

• 77 слайд

  Титрование HCl
  Бура Na2B4O7·10H2O
  Na2B4O7 + 7 H2O = 2 NaOH + 4 H3BO3
  2 NaOH + 2 HCl = 2 NaCl + 2 H2O
  _______________________________
  Na2B4O7 + 2 HCl + 5 H2O =
  2 NaCl + 4 H3BO3
  

• 78 слайд

  Бура
  При прокаливании с солями или оксидами металлов образуются двойные высокомолекулярные полиметабораты – стекла окрашенные
  
  
  синий
  

• 79 слайд

  Бура
  Стеклообразный «перл»
  Na2B4O7 + NiO = 2 NaBO2 · Ni(BO2)2
  Перлы хрома, никеля и железа имеют зеленую окраску, кобальта — синюю и т. д.
  «Пробу на перлы буры» широко используют геологи, особенно при полевом анализе минералов
  

• 80 слайд

  Пероксобораты
  

• 81 слайд

  Кислоты бора
  Комплексная фтороборная кислота H[BF4] – продукт присоединения HF к ВF3 – сильнее плавиковой, серной и азотной кислот (получена только в растворах)
  

• 82 слайд

  Кислоты бора
  

• 83 слайд

  Фторобораты
  Для получения бора
  KBF4 + 3 Na  3 NaF + KF + B
  

• 84 слайд

  Гидридобораты
  

• 85 слайд

  Тиоборные кислоты
  

• 86 слайд

  Тема следующего занятия?
  Решаем 12 тур!