ХІМІЯ С-ВН141 неметали - Стор 11
Ортоборну кислоту застосовують як антисептичний засіб. При нагріванні втрачає воду та утворює метаборну кислоту НВО 2
(100 про С) та тетраборну кислоту Н 2 В 4 Про 7 (140 про С). Н 3 ВО 3 = НВО 2 + Н 2 О 4НВО 2 = Н 2 В 4 О 7 + Н 2 О
Н 2 В 4 О 7 = 2 В 2 О 3 + Н 2 О Тетраборна кислота Н 2 В 4 О 7 є сильнішою кислотою (К 1 =
1,8. 10 -4, К 2 = 1,5. 10 -5), але менш стійкою кислотою.
У ряді Н 3 ВО 3 - НВО 2 - Н 2 В 4 Про 7 стійкість кислот зменшується, а стійкість солей навпаки зростає.
Водний розчин тетраборату натрію (бури) має сильно лужну реакцію внаслідок гідролізу, що протікає східчасто:
2 Nа 2 В 4 О 7 + 6 Н 2 О 4 NаВО 2 + 4 Н 3 ВО 3
NаВО 2 + 2 Н 2 О Н 3 ВО 3 + NаОН
Буру також використовують як антисептик. Луги і кислота, що утворюються при гідролізі бури, викликають згортання білків мікробних клітин.
При взаємодії борної кислоти з гідроксидом натрію утворюються не ортоборат натрію, а залежно від кількості лугу утворюється тетраборат або метаборат натрію:
4 Н 3 ВО 3 + 2 NаОН = Nа 2 В 4 О 7 + 7 Н 2 О
У надлишку лугу тетраборат натрію перетворюється на метаборат натрію:
Nа 2 В 4 О 7 + 2 NаОН = 4 NаВО 2 + Н 2 О
Навпаки, при підкисленні розчинів цих солей виділяється ортоборна кислота:
Nа 2 В 4 О 7 + Н 2 SО 4 = Nа 2 SО 4 + Н 2 В 4 О 7 Н 2 В 4 О 7 + 5 Н 2 О = 4 Н 3 ВО 3
З солей борних кислот найбільше практичне значення має тетраборат натрію або бура Nа 2 В 4 Про 7 . Зазвичай ця сіль з водних розчинів виділяється у вигляді великих безбарвних кристалів Na 2 4 Про 7 . 10Н2О. При нагріванні бура втрачає кристалізаційну воду, а потім плавиться, утворюючи прозорусклоподібну масу. У розплавленому стані бура взаємодіє з оксидами різних металів, утворюючи при цьому пофарбовані подвійні солі метаборатів:
Nа 2 В 4 Про 7 + СоО = 2 NаВО 2
+ З(ВО 2 ) 2 = Nа 2 З(ВО 2 ) 4 (синій)
3 Nа 2 В 4 Про 7 + Cr 2 Про 3
= Nа 6 Сr 2 (ВО 2 ) 12 (зелений)
Ця властивість бури використовується при пайці металів для очищення поверхні від оксидного шару і в аналітичній хімії для відкриття деяких металів.
Зі спиртами Н 3 3 або В(ОН) 3 дає в присутності Н 2 SО 4 легко леткі ефіри, що забарвлюють полум'я в зелений колір. Цим користуються для якісного визначення речовин, що містять бор.
В(ВІН) 3 + 3 С 2 Н 5 ВІН
В(ОС 2 Н 5 ) 3 + 3 Н 2
Області застосування бору. З'єднавшись з іншими неметалами бор утворює дивовижні з'єднання за своїми властивостями. Карбід вуглецю В 4 С 3 - тугоплавка кристалічна речовина з дуже високою твердістю, що не поступається алмазу. Крім того, карбід вуглецю стійкий до кислот і хлору, тому його використовують для виготовлення деталей та інструментів, що працюють при високих температурах в агресивних середовищах. В атомній енергетиці його застосовують для поглинання нейтронів. Нітрид бору ВN - має твердість, порівнянну з твердістю алмазу, і температурою плавлення 3000 про З. Алмаз згоряє при 90 про, а боразон (різновид ВN) при 2000 про З лише злегка окислюється з поверхні. Крім того, карбід і нітрид бору застосовуються як вогнупори або як добавки до вогнетривких сплавів. Сам бір застосовується як присадка до сталі і деяким кольоровим сплавам. Твердість сталей та його стійкість проти корозії підвищується з допомогою застосування бору в поверхневий шар стали. З багатьма d-металами бор утворює тверді, жаростійкі, хімічно інертні речовини. наТаВ 2 не діє навіть кипляча «царська горілка». Диборид гафнію HfB 2 найбільш термостійкий з усіх боридів, плавиться при 3250 про С, стійкий до тривалого нагрівання. Стійкість бору до високих температур передається і напівпровідникам, що містять бор (РВ, АsВ), які можуть працювати при високих температурах тривалий час.
Буру використовують при виготовленні глазурі на фарфорових та фаянсових виробах, у виробництві високоякісного скла, вогнетривких емалевих фарб, мила та синтетичних миючих засобів, при дубленні шкір та просочення деревини. Буру і борну кислоту застосовують і як дезінфікуючий засіб.
Біологічна роль та фізіологічна дія сполук бору.
зустрічається в насінні рослин, у молоці ссавців, жовтку курячих яєць. При нестачі бору рослин різко зменшується врожай і кількість насіння.
З'єднання бору можуть чинити і токсичну дію на організм людини, в яку вони можуть проникати навіть через неушкоджену шкіру. Смертельна доза становить 15 – 20 г для дорослих та 4 – 5 г для дітей. Гранично допустима концентрація їхнього пилу в повітрі не повинна перевищувати: оксиду бору
– 5 мг/м 3 , ортоборної кислоти – 10 мг/м 3 .
7.1. Лабораторна робота «Властивості бору та його сполук»
Мета роботи: Ознайомитись з хімічними властивостями бору та його сполук.
Досвід 1. Отримання ортоборної кислоти
До 5-6 крапель насиченого розчину бури додайте 2-3 краплі концентрованої сірчаної кислоти. Охолодіть пробірку під краном у струмені води
та відзначте утворення кристалів борної кислоти. Напишіть рівняння реакції. З пробірки злийте в раковину більшу частину розчину, до ос-
кристалам Н 3 ВО 3 додайте дистильованої води. Перевіртерозчинність ортоборної кислоти за кімнатної температури
та при нагріванні.
Досвід 2. Кислотні властивості ортоборної кислоти
У пробірці розчиніть кілька кристаликів ортоборної кислоти. За допомогою індикатора визначте характер середовища та значення рН в отриманому розчині борної кислоти. Сильним чи слабким електролітом є борна кислота? Напишіть рівняння дисоціації Н 3 ВО 3 .
У пробірку з розчиненою ортоборною кислотою внесіть шматочок магнію. Що відбувається? Складіть рівняння реакції.
Досвід 3. Отримання оксиду бору (борного ангідриду)
Закріпіть металеву пластинку (залізну або алюмінієву) в затиску штатива. На край пластинки покладіть трохи борної кислоти. За допомогою спиртування нагрійте платівку до зневоднення ортоборної кислоти, до припинення спучування маси. Отриманий склоподібний розплав підтягніть скляною паличкою і потягніть. Зверніть увагу на в'язкість борного ангідриду. Пластинку з оксидом бору охолодіть, перенесіть оксид у пробірку та розчиніть у невеликій кількості води. Визначте характер середовища отриманому розчині. Напишіть рівняння розкладання ортоборної кислоти та рівняння реакції взаємодії оксиду бору з водою. Позначте вигляд та властивості оксиду бору.
Досвід 4. Витіснення більш леткої кислоти, менш летючої кислоти
Змішайте приблизно по 1 г ортоборної кислоти та хлориду натрію. Суміш помістіть у пробірку. Пробірку закріпіть у штативі та нагрійте. До отвору пробірки піднесіть скляну паличку, змочену розчином аміаку. Поясніть те, що відбувається. Складіть рівняння реакції витіснення борною кислотою летючої кислоти з її солі.