Бор
Для трактовки химических свойств летучих бороводородов основное значение имеет то обстоятельство, что атомы бора не является полностью экранированными. В результате присоединения к ним тех или иных частиц из окружающей Среды вероятны, вообще говоря, два основных направления первичного элементарного процесса: разрыв водородных мостиков или миграция протонов, приводящая к отщеплению Н2 и образованию ковалентных связей В-В. Выбор того или иного направления зависит от свойств присоединяющихся частиц. Так как полнее изучены химические превращения диборана, они преимущественно и рассматриваются ниже.
При действии ультрафиолетовых лучей (с длиной волны 184,9 нм) диборан параллельно испытывает два типа распада — В2Н6 = B2H5 + Н и В2Н6 = ВН3 + ВН3 — причём вероятности осуществления того или иного относятся приблизительно как 10:1. В смеси диборана с бортрихлоридом при обычных температурах устанавливается смещённое влево равновесие по схеме:
В2Н6 + ВCl3 = В2Н5Cl + ВНCl2
Первичной стадией взаимодействия диборана с водой является разрыв мостиковых связей:
Н2О + Н2В(НН) ВН2 + ОН2 = 2 Н2ОВН3.
Вслед за тем протон из молекулы воды мигрирует в отрицательно поляризованный водород связи В-Н, что сопровождается отщеплением молекулы водорода:
Н2ОВН3 ® Н2 + НОВН2.
Далее тот же процесс дважды повторяется по схеме:
Н2О + ВН2(ОН) Û Н2ОВН2(ОН) Û Н2 + НВ(ОН)2 Û Н2 + (НО)3В и
Н2О + ВН(ОН)2 Û Н2 + (НО)3В.
Так как у каждого атома бора в промежуточных продуктах гидролиза — НОВН2 и (НО)2ВН — занято лишь по три координационных места, вероятность присоединения к ним молекул воды больше, чем к атомам бора в диборане. Отсюда и бульшая скорость рассматриваемых вторичных реакций по сравнению с первичной, из-за чего промежуточные продукты гидролиза не накапливаются. При -130 °С для диборана был получен кристаллогидрат состава В2Н6·2Н2О с вероятной структурой 2Н2ОВН3, что соответствует первой стадии приведённого выше хода гидролиза.
Гидролитическое разложение остальных бороводородов идёт гораздо медленнее, чем диборана. До известной степени это обусловлено их малой растворимостью в воде. Так, было показано, что взаимодействие В5Н9 и Н2О по суммарной схеме:
В5Н9 + 15 Н2О = 12 Н2 + 5 В(ОН)3
несравненно быстрее протекает в диоксановом растворе обоих веществ, чем при их непосредственном контакте.
Подобно силанам, бораны не взаимодействуют с концентрированной серной кислотой. С сильными щелочами идёт реакция, не имеющая аналогии в химии кремния: помещённая в атмосферу В2Н6 палочка КОН покрывается белой коркой кристаллического гипобората калия, образующегося по схеме:
КОН + Н2В(НН)ВН2 + КОН = 2 К[HOBH3].
Твёрдые гипобораты натрия и калия устойчивы. На воздухе они притягивают влагу и расплываются, причём начинает протекать их последовательный гидролиз по схемам:
К[ВН3OН] + H2О = К[(HO)2BH2] + H2, затем
K[ВН2(OH)2] + Н2O = К[BH(OH)3] + H2
и наконец K[ВН(OH)3] + Н2O = К[B(OH)4] + H2.
В присутствии большого избытка щёлочи самопроизвольное разложение гипоборатов протекает очень медленно, но при разбавлении раствора водой оно значительно ускоряется. Ещё быстрее, практически моментально, идёт распад при подкислении раствора. Гипобораты и продукты их частичного гидролиза являются исключительно сильными восстановителями. Так, из солей Ag, Hg, Bi и Sb они выделяют свободные металлы.
Смотрите также
Планирование дискриминирующих экспериментов
Для дискриминации гипотез используют
эксперименты различного типа.
Химические эксперименты. Различные
тестовые реакции часто позволяют определить вероятность участия того или иного
вещес ...
Газовая хроматография и определение этанола в метаноле методом внутренней нормализации
Производственная лаборатория химического анализа и контроля за
качеством продукции (далее лаборатория) является структурным подразделением
службы главного технолога ООО «Сибметахим» и п ...
Керамика
...