Bor- wzór
Bor, oznaczany symbolem B, jest pierwszym pierwiastkiem w 13 (IIIA) grupie układu okresowego. Powłoka walencyjna boru ma konfigurację elektronową \(2s^22p^1\), w związkach chemicznych występuje on na +III stopniu utlenienia. Jako jedyny pierwiastek w grupie, ma on charakter niemetaliczny, co istotnie odróżnia go od dalszych borowców. Pierwiastkowy bor w temperaturze pokojowej jest ciałem stałym, istnieją trzy odmiany alotropowe: romboedryczne odmiany α i β oraz odmiana tetragonalna. Podstawowym elementem struktury wszystkich tych odmian są ikosaedry (dwudziestościany foremne) składające się z 12 atomów boru rozmieszczonych na wierzchołkach, poszczególne odmiany alotropowe różnią się sposobem połączenia i przestrzennym rozmieszczeniem tych ikosaedrów (oraz możliwością występowania dodatkowych, „węzłowych” atomów B pomiędzy nimi). Krystaliczny bor jest niereaktywny chemicznie: reaguje dopiero ze stężonymi kwasami, np. HCl, w podwyższonej temperaturze, natomiast bezpostaciowy bor jest dużo bardziej reaktywny: zapala się na powietrzu i wchodzi w reakcje z metalami. Wybrane właściwości boru przedstawiono w tabeli 1.
|
Nazwa pierwiastka |
Symbol |
Liczba atomowa/ masa atomowa [u] |
Konfiguracja elektronowa |
Trwałe Izotopy |
Temp. przemian fazowych [K] |
|
|
topnienia |
wrzenia |
|||||
|
Bor |
\(B\) |
\( \frac{5}{10,81\) |
\([He]2s^22p^1\) |
\(^{10}B\) (19,977%), \(^{11}B \)(80,177%)* |
2573 |
2823 |
*Zawartość izotopu \(^{10}B\) w różnych próbkach naturalnych może się wahać od 19,1 do 20,3%
Bor- otrzymywanie
Czysty pierwiastek otrzymuje się przez redukcję tlenku boru metalicznym magnezem:
\(B_2O_3 + 3Mg \rightarrow 2B + 3MgO\)
Czysty bor można otrzymać także przez redukcję chlorku lub bromku boru wodorem czy też rozkład termiczny jodku.
Bor- właściwości
Związki chemiczne boru
Związki chemiczne boru z wodorem nazywane są według zaleceń IUPAC (Międzynarodowej Unii Chemii Czystej i Stosowanej) boranami. W języku polskim funkcjonuje jeszcze nazwa zwyczajowa borowodory, pochodząca od najprostszego związku boru i wodoru, \(BH_3\) (boranu), który również nazywany jest borowodorem, przez analogię do związków azotowców i fluorowców z wodorem. Oprócz \(BH_3\), bor i wodór tworzy szereg bardziej skomplikowanych związków, w których atomy boru połączone są przez atomy wodoru lub też (rzadziej) bezpośrednio. Charakterystyczną cechą boranów jest występowanie wiązań trójcentrowych, w których atom wodoru położony jest pośrodku między dwoma atomami boru, a para elektronowa tworząca wiązanie jest zdelokalizowana pomiędzy tymi trzema atomami. Borany mogą tworzyć bardzo złożone struktury trójwymiarowe, składające się z wielu atomów.
Ważnymi związkami boru są jego połączenia z tlenem – tlenek boru, \(B_2O_3\), kwas ortoborowy(III), \(H_3BO_3\) i jego sole – ort oborany (monomeryczne sole zawierające anion \(BO_3^{3-\)) oraz sole polimeryczne – oksoborany, takie jak np. boraks \(Na_2B_4O_7\).
Cząsteczka BH3 jest silnym kwasem Lewisa i łatwo tworzy związki z zasadami Lewisa takimi jak amoniak, czy jon wodorkowy. Borowodorki, \(BH_4^{-\), powstałe przez przyłączenie jonu \(H^-\) do cząsteczki \(BH_3\) są ważnymi czynnikami redukującymi, znajdującymi zastosowanie w chemii organicznej (np. \(NaBH_4\))
Bor- występowanie w przyrodzie i zastosowanie.
W przyrodzie bor w stanie wolnym występuje rzadko. Najczęściej spotykane są jego minerały oksoboranowe takie jak np. boraks, \(Na_2B_4O_7\). Znajdują one zastosowanie w przemyśle metalurgicznym oraz do produkcji szkła (szkło borokrzemowe powstaje przez połączenie oksoboranów i krzemionki).