Хотя элемент бор встречается в природе сравнительно редко (в земной коре его почти в 7 тыс. раз меньше, чем алюминия), главным образом в
виде солей борной кислоты, бура — кристаллогидрат тетрабората натрия Na7B4O7•10Н2О — была известна уже в раннем Средневековье. В сочинениях арабских алхимиков говорится об использовании её в качестве плавня, а также для пайки драгоценных металлов. С Памира и с отрогов Гималаев буру доставляли караванами в Багдад.
Долгое время состав буры оставался неизвестным. Лишь в 1702 г. ученик Роберта Бойля Вильгельм Гомберг (1662—1715), прокаливая буру с железным купоросом, получил борную кислоту Н3ВО3, которую назвал успокоительной солью (sal sedativum) no будто бы производимому ею действию. Это вещество нашло широкое применение в медицине того времени. Спустя полвека было доказано, что бура является солью борной кислоты: она образуется при взаимодействии «успокоительной соли» с содой Na2CO3.
Бура обладает замечательным свойством растворять оксиды и соли многих металлов с образованием перлов — окрашенных боратных стёкол. Цвет различных перлов настолько индивидуален, что по ним можно распознавать многие металлы. Так, соли никеля дают жёлто-зелёные перлы, кобальта — синие, марганца — коричневые, железа — светло-зелёные, хрома — изумрудно-зелёные, а алюминия — бесцветные. Перлы представляют собой бораты сложного состава, например Cu(ВО2)2•2NaBO2.
В свободном виде бор (название образовано от лат. borax — «бура») был выделен в 1808 г. французскими химиками Жозефом Гей-Люссаком и Луи Тенаром (1777—1857) при нагревании в медной трубке смеси борного ангидрида, полученного прокаливанием борной кислоты, с металлическим калием: 2Н3ВO3®200 °C В2О3+3Н2О; 2В2О3+3К=3КВО2+В. Спустя несколько месяцев Гемфри Дэви выделил бор электролизом расплавленного В2О, (tпл=450°С).
Сейчас бор получают по реакции В2О3+3Mg=2В+3MgO. Часть бора при этом реагирует с магнием, образуя борид: Mg+2В=MgB2. Чтобы выделить бор из реакционной массы, её обрабатывают раствором соляной кислоты. В результате из борида образуется смесь водородных соединений бора — боранов. Простейший из них — диборан — имеет состав В2Нб, Известны также бораны В4Н10, В5Н9, В5Н11, В10Н14 и др. Часто выделяющаяся смесь газов самовоспламеняется.
Установлено, что борирование — покрытие поверхности стальных изделий тонким слоем боридов железа FeB и Fe2B — существенно повышает их твёрдость и термостойкость. Борирование осуществляют в плазме с использованием летучих соединений бора, таких, как ВСl3 или В2Н6. Созданы и особые жаропрочные сплавы, например ферробор, который содержит 10 — 20% бора.
Бор, получаемый из В2О3, представляет собой аморфный тугоплавкий (tпл=2075 °С) тёмно-бурый порошок, нерастворимый в воде. При восстановлении бромида бора водородом образуется кристаллический бор в виде серых кристаллов с металлическим блеском: 2ВВr3+3Н2=2В+бНВr. Это вещество по твёрдости почти не уступает алмазу, что легко объяснить, сравнив их строение. Подобно атомам углерода в алмазе, в кристаллическом боре атомы связаны в трёхмерный каркас, с той лишь разницей, что в основе его лежат двадцатигранники (икосаэдры) В12.
При комнатной температуре бор химически довольно инертен. Однако при нагревании он взаимодействует с концентрированной азотной кислотой: В+3HNO3 = H3BO3+3NO2, с хлором, а при 700 °С сгорает в кислороде.
Борная кислота Н3ВО3 практически не диссоциирует на ионы, раствор самоподкисляется в результате реакции Н3ВО3+Н2О « [В(ОН)4]-+Н+. Анион [В(ОН)4]- вступает в реакцию с другими молекулами Н3ВО3, образуя полиборные кислоты. Солью одной из них — тетраборной кислоты — и является бура.
Похожие статьи