Химия - Фролов В.В.
Скачать (прямая ссылка):
КР + ВР3->К[ВР4] Фторбораты — устойчивые соли, д
ДИССОЦИИрующие на ИОНЫ В раст- ! рис. 191. Строение молекулы дпбо-
ворах и в расплавах: рана В2Н6:
і _ " -~ структури молекулы; б ...... схема перс-
К [ВР4] ^ К,^ + [ВР4] крывания орбмталей
а
405
В машиностроении ВР3 и ВС13 применяют в качестве газообразных флюсов при пайке в контейнерах стальных изделий. ВР3 поставляют в баллонах или получают на месте:
2К[ВР4] + Н2504 (конц.) -+2ВР3| + 2НР| + К2Б04
Хлоробораты менее устойчивы и, кроме того, гигроскопичны. Гидролиз ВС13 приводит к образованию ортоборной кислоты:
ВС13 + зн20-^н3во3 + ЗНС1
Оксиды. Бор с кислородом образует оксид В203, соответствующий высшей степени окисления и проявляющий кислотные свойства. Образование оксида идет с большим выделением энергии:
4В + 302-+2В203 + 2540 кДж
Оксиды промежуточных степеней окисления (4-1, +2) очень неустойчивы и являются сильнейшими восстановителями («борный шлак», получаемый восстановлением В203 металлическим ^^g). Вг03 образует кислоты:
В203 + Н20-*2НВ02; В203 + ЗН20-^Н3В03; 2В203 Л- Н20-*Н2В407
метаборнаи ортоборная тетраборпая
Соли этих кислот — бораты — устойчивы в области высоких температур и могут переходить друг в друга, освобождая молекулы В203, что используется при очистке от оксидного слоя металлических поверхностей, например при пайке:
СиО + Ма2В407-^Си(В02)2 + 2№В02
Бораты меди и натрия между собой образуют легкоплавкие эвтектики. Борная кислота легко образует эфиры, что используется также в машиностроении — газообразные флюсы при пайке и сварке ацетиленокислородной горелкой. Обычно получают борномети-ловый эфир, который с метиловым спиртом дает легкокипящий раствор (с постоянной точкой кипения). Этот раствор подают вместе с ацетиленом в горелку, он весь сгорает, а тонкий слой жидкого В203 защищает место сварки или пайки от окисления:
Н3В03 + ЗСН3ОН(Н2504) -»-В(ОСН3)3 + ЗН20 2В(ОСН8)з+ 1102-^В203 + 6С02 + 9Н20
Бор образует с углеродом карбид В4С — тугоплавкое кристаллическое вещество с очень высокой твердостью, т. пл. 2623К, ДЯ° = = —71,06 кДж/моль. С азотом бор образует нитрид ВЫ, также обладающий высокой твердостью, приближающийся к твердости алмаза («боразон», «эльбор» — применяют при резании металлов); т. пл. ВЫ 3273 К (давление азота); АЯ° =--254,1 кДж/моль.
Карбид и нитрид бора применяются так же, как огнеупоры.
^-Металлы ША-группы. Алюминий и его электронные аналоги ва, 1п и Т1 являются металлами. По мере увеличения главного
406
квантового числа п металлические свойства увеличиваются и оксиды Т1, например, уже не обладают амфотерностыо. Кроме того, по мере удаления от ядра валентного электронного уровня (увеличение п) процесс гибридизации становится менее характерным и Т1 в основном проявляет окислительное число -f-1, что соответствует связыванию его р-электрона. Поэтому его соединения со степенью окисления + 1 сходны с соединениями щелочных металлов. Наиболее типичны свойства алюминия. Некоторые физико-химические свойства атомов р-металлов III группы приведены в табл. 13.4.
Таблица 13.4. Некоторые физико-химические свойства р-металлов 111 группы
Металл z Электронная формула Радиусы, им Потенциал ионизации, В Электроотрицательно er ь Электродный потенциал, В
л:.+ .
AI 13 3s23p' 0,143 0,057 5,984 1,5 -1,66
Ga 31 4s24p' 0,139 — 0,062 6,00 1,6 -0,52
In 49 5s2 5p1 0,166 0,130 0,092 5,785. 1,7 -0,34
Tl 81 6s26p1 0,171 0,136 0,105 6,106 1,8 -0,335*
* Для однозарядного иона ТГ1, остальные потенциалы для трехзарядпы.ч ионов А!31", Оа:|+, 1п:,+ .
Гидриды р-металлов III группы — очень неустойчивые соединения полимерного типа (А1Н3)Л. Несколько более устойчивы соединения с гидридами я-металлов I группы'— аланаты (гидридо-алюминаты):
Ш + А1Н8ч-и [А1И„]
В этом соединении, аналогичном таким же соединениям бора, алюминий проявляет координационное число К = 4.
Аланаты разлагаются при 373К. Помимо этих непрочных соединений алюминий образует с водородом растворы в жидком состоянии и твердые растворы внедрения, правда небольшой концентрации.
Изобара растворимости водорода в алюминии приведена на рис. 192. Большое изменение раствори- ^ мости в процессе кристаллизации приводит к образованию пор и трещин, в отливках и сварных соединениях,. если не принять соответствующих мер. Гидриды Оа, 1п и Т1 еще менее устойчивы.
Га л иды р-металлов ША-группы солеобразны, но в А1С13 сохраняется значительное влияние ковалентных полярных связей. Так, например, А1С13 дает димер А12С16, растворимый в органических растворителях. Он представляет собой легкоплавкие и легколетучие кристаллы (температура возгонки
Рис. 192. Изобара растворимости водорода в алюминии (р =1,013-10* Па)
407
556 К). Однако галид А1С13 надо рассматривать как соль, так как его гидролиз, протекающий с выделением теплоты, обратим:
А1С13 + ЗН20 ^ А1 (ОН) з + ЗНС1
Наиболее прочное соединение — фторид алюминия А1Р3, нерастворимый в воде. А13+ — активный комплексообразователь с координационным числом 4 или 6. Более устойчивы комплексы с окта-эдрическим расположением связей (/( — 6):
