Слайд 3
Символ B
Атомная
номер 5
Атомная масса
10,811 а.е.м.
Бор (лат. Borum) – химический элемент III группы периодической системы Менделеева. Неметалл.
Валентный уровень 2s22р1
Радиус атома 98 пм
Электроотрицательность 2,01
Природный бор состоит из двух стабильных изотопов:
10B (19%) и 11B (81%)
Изотопы
Слайд 4
Физические свойства
Внешний вид простого вещества –
кристаллы серовато-черного
цвета
(очень чистый бор бесцветен).
Tпл = 2075 ⁰С
Ткип = 3700 ⁰С
Основные модификации
α- ромбоэдрическая ρ = 2,46 г/см3
тетрагональная ρ = 2,37 г/см3
β-ромбоэдрическая ρ = 2,35 г/см3
Слайд 5
Важнейшие минералы
Распространенность
Бор сравнительно мало распространен в природе –
общее содержание в земной коре около 10-3 % (масс.).
Элементарный бор в природе не встре-чается. Он входит во многие соединения и широко распространён, особенно в небольших концентрациях; в виде боросиликатов и боратов, а также в виде изоморфной примеси в минералах входит в состав многих изверженных и осадочных пород. Бор известен в нефтяных и морских водах (в морской воде - 4,6 мг/л), в водах соляных озёр, горячих источников и грязевых вулканов.
Слайд 6
Свободный бор впервые получили в 1808 г. французские
химики
Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар
нагреванием борного ангидрида
B2O3 с металлическим калием
Получение
Жозеф Луи
Гей-Люссак
Луи Жак Тенар
1. Наиболее чистый бор получают пиролизом бороводородов. Такой бор
используется для производства полупроводниковых материалов и тонких химических синтезов.
2. Метод металлотермии (чаще восстановление магнием или натрием):
B2О3 + 3 Mg = 3 MgO + 2 B
KBF4 + 3 Na = 3 NaF + KF + B
3. Термическое разложение паров бромида бора на раскаленной
вольфрамовой проволоке в присутствии водорода (метод Ван-Аркеля):
2 BBr3 + 3 H2 = 2 B + 6 HBr (1000—1200 °C)
Слайд 7
Химические свойства
Бор – химически пассивен: не реагирует с
водородом, водой, разбавленными кислотами, щелочами в разбавленном растворе.
Бор реагирует
в жестких условиях с :
Водяным паром (700-800 ⁰C) 2 B + 3 H2O (пар) = B2O3 + 3 H2
Концентрированной HNO3 B + 3 HNO3 (конц, гор) = B(OH)3 ↓+ 3 NO2 ↑
Щелочами 2 B (аморфн) + 2 NaOH (конц) + 6 H2O= 2 Na[B(OH)4 ]+ 3 H2 ↑
Галогенами (Hal=F, 30 ⁰C; Hal=Cl, Br, I 400 ⁰C) 2 B + 3 Hal2 = 2 BHal3
Азотом (900-1000 ⁰C) 2 B + N2 = 2 BN
6. Галогеноводородами (400-500 ⁰C) 2 B + 6 HHal = 2 BHal3 + 3 H2
7. Сероводородом (800-900 ⁰C) 2 B + 3 H2S = B2S3 + 3 H2
8. Аммиаком (1000-1200 ⁰C) 2 B + 3 NH3 = 2BN + 3 H2
Слайд 8
Оксид бора В2О3
B2O3 – белый, аморфный или кристаллический, очень твердый, гигро-скопичный,
низкоплавкий (Тпл = 480 ⁰C), термически устойчивый.
Кристаллический В2О3 – химически пассивен.
Аморфный оксид бора реагирует с:
Водой B2О3 (аморфн) + 3 H2O = 2 B(OН)3 ↓
Концентрированной HF B2О3 (аморфн) + 8 HF (конц) = 2H[BF4]
Щелочами B2О3 (аморфн) + 2 NaOH (конц) + 3 H2O = 2 Na[B(OH)4 ]
B2О3 (аморфн) + 2 NaOH (разб) = Na2B4O7 + H2O
Аммиаком (2000 ⁰C; кат. С, Mg) B2О3 (аморфн) + 3 NH3 = 2 BN + 3H2O
Металлами (800-900 ⁰C) B2О3 (аморфн) + 2 Al = Al2O3 + 2 B
Углеродом (1000 ⁰C) B2О3 (аморфн) + 3 С + 3 Cl2 = 2 BCl3 + 3 CO
Слайд 9
Гидроксид бора В(ОН)3 ↔ H3BO3
B(OН)3 – белый, разлагается при нагревании,
перегоняется с водяным паром. Растворяется в воде, метаноле, ацетоне, глицерине, жидком аммиаке.
Соединение B(OH)3 имеет внутри молекулы наиболее "ковалентную" связь бора с кислородом, поскольку бор ближе по электроотрицательности к кислороду, чем Al и Сa. Из-за высокой электро-отрицательности бору энерге-тически выгоднее входить в состав отрицательно заряженной частицы –
кислотного остатка. Поэтому формулу B(OH)3 чаще записывают как H3BO3:
H3BO3 = 3H+ + BO33- (в растворе)
B(OН)3 реагирует с:
Щелочами 4 B(ОН)3 + 2 NaOH (разб) = Na2B4O7 + 7 H2O B(ОН)3 + NaOH (насыщ) =Na[B(OH)4 ]
Концентрированной HF B(ОH)3 + 4 HF (конц) = H[BF4] + 3 H2O
Солями образует комплексы
2 B(ОН)3 + M2SO4 + 3 H2SO4( безводн) = 2 M[B(SO4)2] + 6 H2O
M = K+ , NH4+, ½ Sr2+
Слайд 10
Применение
Элементарный бор
- упрочняющее вещество композиционных материалов
- в электронике
бор используется для изменения типа проводимости кремния
- в металлургии
- в качестве микролегирующего элемента сталей
в медицине бор используют для лечения злокачественных опухолей
Соединения бора
- пербораты используют в качестве отбеливающих средств
- нитрид бора применяется в качестве абразивного материала
- борная кислота применяется в атомной энергетике в качестве поглотителя нейтронов
- бороводороды чрезвычайно эффективными ракетными топливами
- полимерные соединения бора с водородом и углеродом являются чрезвычайно стойкими к химическим воздействиям и высоким температурам
Слайд 11
Биологическая роль
В мышечной ткани человека
содержится (0,33 – 1)·10−4 % бора, в костной ткани (1,1
– 3,3)·10−4 %, в крови – 0,13 мг/л. Ежедневно с пищей человек получает 1 – 3 мг бора. Токсичная доза – 4 г.
Бор нормализует работу эндокринных желез, он способствует улучшению обмена магния, фтора и кальция – элементов, являющихся основным материалом для «строительства» костей, и тем самым укрепляет и улучшает структуру скелета
Соединения бора могут оказывать противовоспалительное, противоопухо-левое и гиполипидемическое (нормализующее жировой обмен) действие. При остеопорозе, костном флюорозе, артритах и в начальных стадиях эпилепсии медики назначают препараты бора
Источниками бора для человека являются, в основном, продукты расти-тельного происхождения. Это орехи, бобовые, чернослив, груши, помидоры, яблоки, виноград, финики, корнеплоды, соя, изюм, мёд, морепродукты, пиво и красное вино
Бор необходим для роста растений. При недостатке бора растения плохо развиваются, замедляется их рост, появляются разные заболевания.
