Уравнение реакции бора с хлором

Уравнение реакции бора с хлором

Среди элементов IIIa группы один лишь бор относится к неметаллам. Представляет собой аморфное кристаллическое вещество красного или темного цвета, может быть бесцветным.

Общая характеристика элементов IIIa группы

От B к Tl (сверху вниз в периодической таблице) происходит увеличение: атомного радиуса, металлических, основных, восстановительных свойств. Уменьшается электроотрицательность, энергия ионизация, сродство к электрону.

Оксид бора проявляется кислотные свойства, алюминий и галлий — типичные амфотерные элементы, у соединений индий и таллия преобладают основные свойства.

Электронные конфигурации у данных элементов схожи, так как они находятся в одной группе (главной подгруппе!), общая формула ns 2 np 1 :

• B — 2s 2 2p 1
• Al — 3s 2 3p 1
• Ga — 4s 2 4p 1
• In — 5s 2 5p 1
• Tl — 6s 2 6p 1

Природные соединения

Получение

Бор получают путем пиролиза бороводородов, методом металлотермии (вытеснением активным металлом) и термическим разложением бромида бора в присутствии катализатора

BBr₃ + H₂ → (вольфрам, t = 1000-1200 С°) B + HBr

Химические свойства

• Реакции с фтором

Необходимо заметить, что бор довольно инертный неметалл. При комнатной температуре без нагревания он реагирует только со фтором:

Реакции с неметаллами

При нагревании бор реагирует с другими галогенами, азотом, фосфором, углеродом и кислородом.

При сильном нагревании бор способен восстановить кремний из его оксида:

Ионы бора окрашивают пламя в оттенки зеленого цвета.

Оксид и гидроксид бора

Оксид и гидроксид бора (борная кислота) проявляют кислотные свойства.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2022

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Трихлорид бора

(при −92 °C) 1 мм.рт.ст.

(при −68 °C) 10 мм.рт.ст.

(при −33,5 °C) 100 мм.рт.ст.

(при 20 °C) 150 кПа

Трихлорид бора
Систематическое наименование	хлорид бора III
Сокращения	трихлоробор
Традиционные названия	трихлорид бора, трёххлористый бор, бора хлорид
Хим. формула	BCl3
Рац. формула	BCl3
Состояние	бесцветный тяжёлый, ядовитый газ, дымится на воздухе
Молярная масса	(при 9,23 % и Cl 90,77 % по массе) 117.17 г/моль
Плотность	(при 0 °C) 1.326 г/см³
Температура
• плавления	-107.3 °C
• кипения	12.6 °C
• вспышки	-17 °C
Критическая точка	температура: 178,8 °C давление: 3,87 мПа плотность: 0,7 г/см³
Мол. теплоёмк.	107 Дж/(моль·К)
Энтальпия
• образования	-427 кДж/моль
Давление пара
Растворимость
• в воде	разлагается
• в остальных веществах	разлагается в этаноле, растворим в тетрахлориде углерода
Показатель преломления	1.00139
Координационная геометрия	тригональная, плоская
Дипольный момент	0 Д
Рег. номер CAS	10294-34-5
PubChem	25135
Рег. номер EINECS	233-658-4
SMILES
RTECS	ED1925000
Номер ООН	3390
ChemSpider	23480
Предельная концентрация	1 мг/м 3
Токсичность	ядовит, коррозионно-активен
Пиктограммы ECB
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Трихлорид бора — бинарное неорганическое соединение бора и хлора с формулой BCl₃. Это бесцветный газ.

Содержание

• 1 Физические свойства
• 2 Получение
• 3 Химические свойства
• 4 Применение
• 5 Физиологическое значение

Физические свойства

При стандартных условиях трихлорид бора BCl₃ представляет собой ядовитый, тяжёлый бесцветный газ, вследствие взаимодействия с парами воды дымящийся во влажном воздухе.

При нормальных условиях — это жидкость, давление пара которой описывается уравнением:

p(mmHg) = 2115T −1 − 7.04lg T + 27.56

В Твёрдом состоянии трихлорид бора образует кристаллы гексагональной сингонии, пространственная группа P6₃, a =0,6140 нм, c = 0,6603 нм, Z = 9.

Молекула трихлорида бора представляет собой правильный треугольник (как и другие тригалогениды бора) с длиной связи B—Cl 0,175 нм. Вследствие тригональной симметрии молекула имеет нулевой дипольный момент.

Трихлорид бора не образует димеры, хотя есть косвенные свидетельства того, что он может образовывать димеры при очень низких температурах (20 К).

Получение

Трихлорид бора можно синтезировать из элементов:

2 B + 3 Cl₂ → >400oC 2 BCl₃

В промышленности вместо чистого бора используют его сплавы, например ферробор.

Также в промышленности используют метод хлорирования при температуре

1000 °C смеси оксида бора и кокса:

В России используется промышленный метод хлорирования карбида бора при температуре 900—1000 °C:

Трихлорид алюминия и трифторид бора могут обмениваться галогенами:

В лабораторной практике трихлорид бора получают разложением его аддуктов, например, BCl₃S(CH₃)₂, которые удобны в работе, так как являются твёрдыми веществами:

Химические свойства

Полностью гидролизуется водой с выделением большого количества тепла:

Реагирует с разбавленными и концентрированными щелочами:

Восстанавливается водородом до бора или борана:

2 BCl₃ + 3 H₂ → 800−1200oC 2 B + 6 HCl 2 BCl₃ + 6 H₂ → 450oC,Cu,Al B₂H₆ + 6 HCl

Горит в кислороде (на воздухе при температуре >400 °C):

Фтор вытесняет хлор из соединения:

Трихлорид бора является кислотой Льюиса, которая образует аддукты с третичными аминами, фосфинами, эфирами, тиоэфирами и галогенид-ионами:

Реагирует с оловоорганическими соединениями:

При пропускании через трихлорид бора электрической искры получаются низшие хлориды бора B₂Cl₆, B₄Cl₄, B₈Cl₈:

Реагирует со спиртами с образованием эфиров-боратов:

При нагревании реагирует с борным ангидридом с образованием оксихлорида бора:

Металлы могут восстанавливать трихлорид бора до бора или образовывать бориды:

BCl₃ + 3 Na → 150oC B + 3 NaCl 2 BCl₃ + 6 Mg → Mg₃B₂ + 3 MgCl2

Применение

• Треххлористый бор является исходным материалом для производства чистого бора.
• Он также используется в переработке алюминия, магния, цинка и сплавов меди для удаления нитридов, карбидов и оксидов из расплавленного металла.
• Трихлорид бора использовался как флюс для пайки сплавов алюминия, железа, цинка, вольфрама и медно-никелевого сплава.
• Обработка жидкого алюминия парами трихлорида бора улучшает качество отливок.
• Используется при изготовлении электрических сопротивлений для приклеивания углеродной плёнки к керамической основе.
• Используется в плазменном травлении в производстве микроэлектроники
• Используется как реагент в органическом синтезе.

Физиологическое значение

Трихлорид бора BCl₃ является потенциально опасным и агрессивным химическим веществом. В больших концентрациях является сильным ирритантом.

Предельно допустимая концентрация трёххлористого бора в воздухе рабочей зоны составляет не более 1 мг/м³.

II класс токсичности согласно ГОСТ 12.1.007-76.

Бор (B)

Первыми бор получили французы Гей-Люссак и Тенар в 1808 году.

В природе элементарный бор не встречается. Почит во всех минералах бор связан с кислородом, он встречается в небольших концентрациях во многих природных соединениях, в виде боратов и боросиликатов, в изверженных и осадочных породах, в водах морей, соляных озер, горячих гейзеров, грязевых вулканов.

Электронная конфигурация бора — 1s 2 2s 2 2p 1 (см. Электронная структура атомов).

Рис. Электронная конфигурация атома бора.

На внешнем электронном слое бора находятся три электрона, которые он может либо отдавать, либо принимать еще 3, проявляя кислотность +3 или -3.

Бор, как простое вещество

Бор является инертным (при н. у.) неметаллом, образует ряд аллотропных модификаций, отличающихся строением кристаллической решетки — это самое твердное (после алмаза) природное вещество, обладающее малой электропроводностью. Свойства бора во многом зависят от его модификации и чистоты.

Химические свойства бора:

• при комнатной температуре бор вступает в реакцию только со фтором;
• при t=500-700°C реагирует с кислородом, серой, хлором: 4B + 3O₂ = 2B₂O₃;
• при t=1200°C реагинует с кремнием (силицид бора) и азотом (нитрид бора): 3B + Si = B₃Si;
• при t=2000°C реагинует с углеродом: 3C + 12B = B₁₂C₃;
• в сплавах с металлами бор образует бориды различного состава (в зависимости от условий сплавления и концентрации бора): Ni + 2B = NiB₂; 2Ni + B = Ni₂B;
• с парами воды бор вступает в реакцию при температуре красного каления: 6H₂O + 2B = 2H₃BO₃ + 3H₂.
• взаимодействует с горячими концентрированными азотной и серной кислотой, а также царской водкой: 3HNO₃ + B = 3NO₂ + H₃BO₃.
• с кислотами неокислителями бор не реагирует.

Соединения бора

Борная кислота (H₃BO₃) — это слабая одноосновная кислота, представляет собой растворимое в воде бесцветное кристаллическое вещество.

Борную кислоту получают из минерала сассолина.

Кислотные свойства борной кислоты обусловлены образованием протона при ее взаимодействии с водой:

При нагревании борная кислота, теряя воду, превращается в метаборную кислоту:

Борная кислота применяется как дезинфицирующее и антисептическое средство, для изготовления эмалей, специальных стекол, цементов, косметики, средств гигиены.

Борный ангидрид (B₂O₃) — диэлектрическое бесцветное кристаллическое вещество, легко переходящее в стеклообразное состояние.

Энергично вступает в реакцию с водой, образуя борную кислоту: B₂O₃ + 3H₂O = 2H₃BO₃.

Получение борного ангидрида:

Борный ангидрид нашел применение в производстве специальных стекол и для получения бора.

Получение бора:

• металлотермией получают аморфный «грязый» бор (магний и натрий выступают в роли восстановителей): B₂O₃ + 3Mg = 2B + 3MgO;
• кристаллический бор высокой частоты получают при температуре 800°C восстановлением галогенидов бора водородом: 2BBr₃ + 3H₂ = 6HBr + 2B;
• промышленным способом бор получают электролизом расплава K[BF₄] и B₂O₃ (t=800-1000°C).

Применение бора:

• в изготовлении полупроводников (бор — полупроводник p-типа с дырочной проводимостью);
• для изготовления огнеупорных, кислотостойких материалов (силициды устойчивы к действию воды, щелочей, кислот, высокой температуры);
• в качестве металлургических добавок при изготовлении жаропрочной, механически и коррозионноустойчивой стали;
• для изготовления деталей реактивных двигателей, газовых турбин, работающих в тяжелых условиях высоких температур;
• в ядерной энергетике для изготовления замедлителей быстрых нейтронов и для биологической защиты.

Если вам понравился сайт, будем благодарны за его популяризацию 🙂 Расскажите о нас друзьям на форуме, в блоге, сообществе. Это наша кнопочка:

Код кнопки:
Политика конфиденциальности Об авторе