Бороводні

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Борово́дні, бора́ни — неорганічні сполуки бору та водню. Бороводні є сильними відновниками: їх похідні застосовують в якості ракетного палива та як ефективні відновники в органічному синтезі. Більшість сполук ряду є легкозаймистими та вибухонебезпечними сполуками, токсинами нервово-паралітичної дії. За деякими властивостями борани подібні до вуглеводнів та кремневоднів.

Фізичні властивості[ред.ред. код]

Пентаборан

Сполуки ряду боранів, подібно до вуглеводнів, знаходяться у всіх трьох агрегатних станах: перші представники диборан В2Н6 та тетраборан В4Н10 є газами, сполуки від пентаборану В5Н9 до нонаборану В9Н15 — рідини, а сполуки вищі від декаборану є твердими речовинами.

Формула tпл, °С tкип. °С Густина. г/см3 Теплота утворення, ккал/моль Термічна стабільність Реакція з повітрям Реакція з Н2О
В2Н6 −165,5 °C −92,5 °C 0,577 (тв., −183 °C) 0,447 (р., −112 °C) +9,8 (газ) Стаб. за t. 25 °C Самозаймання Миттєво гідролізується
В4Н10 −120,0 °C 18 °C 0,56 (р., −36 °C) +7,53 (газ) Розкл. за t. 25 °C Самозаймання в присутності води Гідролізується 24 год
В5Н9 −46,81 °C 62 °C 0,61 (р., 0 °C) +10,240 (рідина) +17,5 (газ) Стаб. при 25 °C Самозаймання Гідролізується при нагріванні
В5Н11 −123 °C 63 °C +22,2(газ) Повільно розкл. за t. 150 °C Самозаймання Гідролізується швидко
В6Н10 −62,3 °C 110 °C 0,69 (р., 0 °C) +19,6 (газ) Розкл. за t. 25 °C Стабільний Гідролізується при нагріванні
В6Н12 −90 °C Розкл. за t. 25 °C Стабільний Гідролізується при нагріванні
В9Н15 2,6 °C °С Розкл. за t. 25 °C Стабільний Гідролізується при нагріванні
В10Н14 98,78 °C 219 °C 0,94 (тв., 25 °C), 0,78 (р., 100 °C) −6,9 (тв.) −1,7 (рідина) +11,3 (газ) Стаб. за t. 150 °C Дуже стабільний Повільно гідролізується

Отримання[ред.ред. код]

У 1912 році Альфред Шток при розчиненні в кислоті продукту взаємодії металевого магнію та оксид бору отримав газову суміш із характерним запахом. Йому вдалося виділити з суміші сполуки, яким він дав назву борани. Цей спосіб добування бороводнів не втратив свого значення і донині.

\mathrm{6Mg + B_2O_3 \rightarrow Mg_3B_2 + 3MgO\!}
\mathrm{Mg_3B_2 + HCl \rightarrow B_xH_y + MgCl_2\!}

Іншим важливим промисловим способом отримання бороводнів є спосіб запропонований Шлезінгером і Бургом. Він полягає в реакції трихлористого бору із воднем в дузі Вольта високої напруги. Отриманий в ній гідрохлороборан піддають диспропорціонуванню при охолоджуванні до кімнатної температури, і розділенню диборану і хлориду бору. Вихід диборану наближається до 55%.

\mathrm{BCl_3 + 2H_2 \rightarrow BH_2Cl + 2HCl\!}
\mathrm{3BH_2Cl \rightarrow B_2H_6 + BCl_3\!}

Надалі Шлезінгер і Браун запропонували новий спосіб ефективного отримання бороводнів шляхом реакції обміну між борогідридом натрію і флуоридом бору (у промислових масштабах використовують органічні похідні флуориду бору):

\mathrm{(C_2H_5)_2BF_3 + 3NaBH_4 \rightarrow 2B_2H_6 + 3NaBF_4 + 4 (C_2H_5)_2O\!}

Вищі борани отримують переважно піролізом нижчих представників:

\mathrm{5 B_2H_6 \xrightarrow{pyrolysis} B_{10}H_{14} + 8H_2\!}
\mathrm{2 B_5H_9 \xrightarrow{pyrolysis} B_{10}H_{14} + 2H_2\!}

Хімічні властивості[ред.ред. код]

Нижчі борани є нестійкими, легкоспалахуючими речовинами. На повітрі вони окиснюються до оксиду бору:

\mathrm{2B_5H_9 + 12O_2 \rightarrow 5B_2O_3 + 9H_2O\!}

Усі бороводні до декаборану нестійкі у водних розчинах, при контакті з водою утворюють боратну кислоту:

\mathrm{B_4H_{10} + 12H_2O\rightarrow 4H_3BO_3\!}

Борани легко взаємодіють з галогенами та галогенгідридами, утворюючи галогенпохідні:

\mathrm{B_2H_6 + 6Cl_2 \rightarrow 2BCl_3 + 6HCl\!}
\mathrm{B_2H_6 + HCl \rightarrow B_2H_5Cl + H_2\!}

Подібно до вуглеводнів похідні боранів беруть участь в реакціях збільшення ланцюга:

\mathrm{6B_2H_5I + 2Na \rightarrow 5B_4H_{10} + 2NaI\!}

Сполуки ряду бороводнів проявляють сильні кислотні властивості, вони можуть утворювати комплекси з осно́вними та металоорганічними сполуками:

\mathrm{B_4H_{10} + 2NH_3 \rightarrow [H_2B(NH_3)_2]^{+}[B_3H_8]^{-} + H_2\!}
\mathrm{B_{10}H_{14} + C_4H_9Li \rightarrow Li [B_{10}H_{13}] + C_4H_{10}\!}

Застосування[ред.ред. код]

Широке використання бороводні знайшли в якості ракетного палива. Найбільший інтерес представляють диборан та пентаборан.

Токсичність і вогненебезпечність[ред.ред. код]

Бороводні — отруйні речовини, що окрім загальнотоксичної складової мають також сильно виражену нервовопаралітічну дію на людину і тварин. Також борани є сполуками з найвищою категорією вогненебезпечності і здатні до самозаймання не тільки на повітрі, але і при контактах з водою і рядом галогенопохідних вуглеводнів. При горінні їх на повітрі розвиваються високі температури.

Див. також[ред.ред. код]

Джерела[ред.ред. код]

  • CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide. — 86th. — Boca Raton (FL): CRC Press, 2005. — 2656 p. — ISBN 0-8493-0486-5. (англ.)
  • Реми Г. Курс неорганической химии / А. В. Новоселова. — М.: ИИЛ, 1963. — Т. 1. — 922 с. (рос.)
  • Українська радянська енциклопедія. В 12-ти томах / За ред. М. Бажана. — 2-ге вид. — К.: Гол. редакція УРЕ, 1974-1985.


Реторта Це незавершена стаття з хімії.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.