А.А. Немодрук, З.К. Каралова - Аналитическая химия Бора (1060734), страница 2
Текст из файла (страница 2)
О. е О "С О Я |е о о о й |- о и е с е Н двигателей, особо твердых и жаропрочных сплавов, качественных сталей, борсодержащих бензинов, термостойких продуктов полнмеризации, а также в связи с применением в качестве катализаторов. Для промышленного производства соединений бора наиболее часто используют галогенные борные руды, гидроборацитовые, калнборитовые, датолитовые, людвигнтовые, хотоитовые и соленые борсодержащие руды, а также данбуритовое и турмалиновое сырье, сопочные грязи и борсодержащие воды.
Средний состав руд приведен в табл. 2. В зависимости от характера борного сырья и содержания в нем бора методы переработки этого сырья существенно раз.личаются. Галогенные борные руды нагревают с разбавленной серной кислотой и после охлаждения отфильтрованного раствора отделяют выделившуюся борную кислоту. В случае переработки ашаритовых или смешанных руд с большим содержанием примесей более выгодна обработка руды серной кислотой и отгонка борной кислоты с водяным паром. После упаривания конденсата и его охлаждения выделяется чистая борная кис.лота. Гидроборацитовые руды разлагают минеральными кислотами или нагревают с раствором соды и бикарбоната натрия.
В последнем случае после ~фильтрования и охлаждения филь- трата получают буру. Турмалиновое сырье спекают с СаСОз или другими щелочнымн реагентамн, спек обрабатывают серной кислотой и отгоняют борную кислоту с водяным паром. Более подробные сведения по химии и технологии бора можно найти в ряде монографий н обзорных статей [24, 25, 44, 260, 552, 10121. ГланаО ХИМИКО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БОРА И ЕГО СОЕДИНЕНИИ Таблица 3 Физические свойства бора Температурных ннтерввн, 'С Знвченне Литература Свойство Элементарный бор получен в двух модификациях: мелкокристаллической форме, так называемый аморфный бор, представляющий собой порошок коричневого цвета, и кристаллический бор темно-серого цвета.
Основные физико-химические свойства бора приведены н табл. 3. 2,33сь0,02 2,3 2075 ~ 50' С 2550' С 9,3 1,54+0,0044.Т 306ч-1 25 — 27 25 27 [570) [179) [454) [Н35) [799) [53) [662, 92Ц 25 — 927 0,4 [53) 750 ~10 [179) 4010 [1012) [287) Плотность бора, г/ел в: кристаллический . аморфный . Температура плавления, 'С Температура кипения, 'С Твердость по минералогическои шкале Теплоемкостеч кал!г-ансон град . Теплота сгорания, ккалуг-анюл Теплота превращения Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов естественной смесью изотопов, барны Поперечное сечение захвата нейтронов для изотопа В'е, барам Сечение рассеяния тепловых нейтронов естественной смесью нзстопоз, дорны .
Бо р имеет отрицательный температурный коэффициент сопротивления, и его электропроводность при повышении температуры от 200 до 1000 С возрастает приблизительно в2 10'раз. Установлено [1!43), что бор — полупроводшик -ти т от способа пригодимость его в значительной степени зависит от способ товлення. У некоторых монокристаллов бора, имеющих еющнх донорные уровни, сопротивление при комнатной температ'Ре а уре не превышает 100 ом ° слс; оно слабо уменьшается с повышением т,- ператур .
Проводимость бора возрастает с увеличением освеы. П щенности [527, 733!. Ширина запрещенной зоны бор со о а составляет, эв. зучение эффекта Холла, термоэлектродвижущей силы и выпрямляющих свойств показало, что для ннзкоомных кристаллов при температурах порядка 300' К характерна электронная проводимость, а при высоких температурах преобладает дырочная проводимость[1143!.
Электропроводность бора не подчиняется закону Ома, она возрастает с увеличением силы тока [635, 1143). Упругость паров бора составляет 10-з атм при 1600, 10-' агм при 1750 и 1О-з атм при 2)50'С. Атомный радиус бора равен 0,97 А, ионный радиус В'+ составляет 0,23 А. По химическим свойствам бор имеет некоторое сходство со следующим элементом той же группы периодической системы Д. И. Менделеева — алюминием, но это сходство ограничивается в основном их одинаковой валентностью и обусловленными ею свойствами.
Во многих отношениях бор существенно отличается от алюминия и по своим химическим свойствам ближе всего напоминает кремний, а в ряде случаев также и германий. В подавляющем большинстве соединений бор трехвалентен, в соединениях с водородом он может быть и пятивалентным. В некоторых низших окислах (ВО) бор, по-видимому, двухвалентен. Реакционная способность элементарного бора в значительной мере зависит от его чистоты и степени кристалличности. Аморфный бор медленно окисляется на воздухе уже при комнатной температуре, при нагревании до 800'С он воспламеняется и горит ослепительно ярким светом. Крупные кристаллы бора, наоборот, довольно устойчивы лаже при достаточно высоких температурах. Это различие между аморфным и кристаллическим бором, по-видимому, связано с тем, что образующаяся пленка ВзОз защищает последний от дальнейшего окисления. При сгорании бора на воздухе всегда образуется борный ангидрид.
В качестве кислородных соединений бора, кроме ВзОз. известны и некоторые другие окислы, в том числе ВзОз и В404 [937, 1102], а также ВО [1219). Прн нагревании смеси бора с серой до 600'С происходит реакция с образованием сульфида бора Вз5з. Селен подобным 12 Таблица 4 Отношение бора к минеральным кислотам Кислота Характер ваавввдаястввя Литература НС! НВг НЮ НР нь[о НС!О Н 5О НвР0 Ка+НКО КЮ +НС! К1О,+ ННО, КЗО,+НС[ НС!+Нг»0 [200,260] [260,260! [260,2601 ' 1200,260! ~[200,260) [260! [260) [Ю0,2601 [172,1731 [172,173! [172,173! !172,173) [260! Не взаимодействует » » Растворяет при иагрезаиии с образованием НвВО» То же Растворяет при иагрезаияи до 250' С Не растворяет при иагреяаиии до 200' С Растворяет при нагревании То же 13 образом реагирует с бором с образованием селенида бора, но реакция в данном случае идет при более высокой температуре.
С теллуром бор пе реагирует даже при температуре плавления последнего. С азотом бор легко вступает во взаимодействие только при температуре около 1200 С с образованием ингрида бора ВН. В этих условиях мышьяк и сурьма с бором не реагируют. С углеродом при температуре выше 1300' С бор образует карбиды (ВвС н В4С), а с кремнием при 1000' С вЂ” борнды кремния. Прн нагревании в сухом хлоре до 400' С аморфный бор воспламеняется. В результате этой реакции образуется ВС1з. Аналогичнап реакция с бромом протекает только прн температуре около 700 С, а иод не реагирует с бором даже при 1250 С. Фтор взаимодействует с бором при комнатной температуре с образованием Врз. Со многими металлами (Ч, Ре, Ва, Хг, Н1, Ь[Ь, Та, %, Т[, Сг, ТЬ, Мо, Со, Ы[, А!, [)) бор реагирует с образованием соответствующих боридов при 1800 — 2000'С, а с некоторыми друг»иззн металлами даже при более низких температурах.
Из металлов, по-видимому, только щелочные не реагируют с бором. Газообразные НС[, НВг и Нй не действуют на элементарный бор, Газообразный НР прн температуре красного каления реагирует с бором с образованием ВГз и Нз. Бромная вода, особенно в присутствии КВг, окисляет аморфный бор уже при комнатной температуре, Отношение бора к минеральным кислотам показано в табл. 4. Таблица 5 Важнейшие фнэнко-хнмнческне свойства барного внгнцрнлв Темпе. растра, Смкнообрааныя В,Ое 'с ' саоястао 2,46ш0,01 [7051; 2,42 [4551 460 †4 [4551 1,853 [1210[ 1,580 [34Ц 209 [94Ц 1860 [4431 3,6 10-» 1 4,1 10 а 11069! 2,6 10 ' 65,6 11069! 5,27 [1070[; 6,72 [705! 297,6 197Ц 3,2 !30! Плотность, г/сма 15,8 1000 Темпервтурэ плэвлення, ' С Температуре кипения, ' С .
Упругость пара, атм 1290 1499 1535 0 723 Теплота испарения, ккпл/моль Теплота плавления, ккал/моль 302,0 [97Ц 25 20 Теплота обрааовання, ккал!моль Диэлектрическая постоянная . . Молекулярная геплоемкосгь, кал/моль Теплота расгнорення, ккал!моль 14,72 [68Ц 3,478 [1070! 22 22 7,84 [10701 Растворы перекиси водорода, персульфата аммония, перманганата калия растворяют бор с образованием НаВОв [712)- В случае оплавления со щелочами, карбонатами щелочных металлов или перекисью натрия [374 — 3?6] бор легко окисляетея и при выщелачивании плаза переходит в раствор в виде щелочных боратов. Сернистый, фосфорный, мышьяковый и мышьяковистый ангидрид восстанавливаются бором прн нагревании до красного каления до соответствующих элементов. Бор восстанавливает также СОя и СО до элементарного углерода.
Большинство окислов металлов, а также РеС[э, А8ХОэ, РааС[за Р[С[з и АпС[э восстанавливаются бором до соответствующих металлов. Бор не изменяется при нагревании с концентрированными растворами щелочей. Однако пары воды энергично реагируют с ним при температуре красного каления. Соединения бора с кислородом. Бор образует с кислородом несколько соединений, но наиболее распространен борный ангидрид ВяОя. Его получают дегидратапией борной кислоты.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
