forbindelser

dec 23, 2021
admin

I sine forbindelser har bor oxidationstrin +3. De første tre ioniseringsenergier for bor er imidlertid alt for høje til, at der kan dannes forbindelser, der indeholder B3+-ionen; derfor er bor i alle forbindelser kovalent bundet. Det vil sige, at en af borets 2s elektroner er flyttet til en 2p orbital, hvilket giver den ydre elektronkonfiguration 2s12p2; s- og p-orbitalerne kan derefter blandes for at give sp2- og sp3-hybrider, som gør det muligt for bor at være henholdsvis tre- og firekoordineret. De tre-koordinerede derivater (f.eks. halogenider, alkyler, aryler) er plane molekyler, der let danner donor-acceptor-komplekser (kaldet addukter) med forbindelser, der indeholder enlige elektronpar; i disse addukter er boratomet firekoordineret, idet de fire grupper er tetraedrisk anbragt omkring det. De tetraedriske bindinger er resultatet af modtagelsen af et un-shared par elektroner fra et donoratom – enten et neutralt molekyle eller en anion. Dette gør det muligt at danne en lang række forskellige strukturer. Faste borater viser fem typer strukturer, der involverer flere anioner (f.eks. BO33-, der er dannet af bor og oxygen) og delte elektronbindinger. Det mest kendte borat er natriumtetraborat, almindeligvis kendt som borax, Na2B4O7∙10H2O, som forekommer naturligt i saltlag. Borax har længe været anvendt i sæbe og milde antiseptiske midler. På grund af dets evne til at opløse metaloxider har det også fundet bred anvendelse som loddeflux.

En anden borforbindelse med forskellige industrielle anvendelser er borsyre, H3BO3. Dette hvide faste stof, også kaldet borsyre eller ortoborsyre, fremstilles ved behandling af en koncentreret opløsning af borax med svovl- eller saltsyre. Borsyre anvendes almindeligvis som et mildt antiseptisk middel mod forbrændinger og overfladesår og er en vigtig ingrediens i øjenlotioner. Blandt andre vigtige anvendelser er brugen som brandhæmmende middel i tekstiler, i opløsninger til galvanisering af nikkel eller til garvning af læder og som en vigtig bestanddel i katalysatorer til en lang række organiske kemiske reaktioner. Ved opvarmning mister borsyre vand og danner metaborsyre, HBO2; yderligere tab af vand fra metaborsyre resulterer i dannelse af boroxid, B2O3. Sidstnævnte blandes med silica til varmebestandigt glas (borosilikatglas) til brug i køkkengrej og visse typer laboratorieudstyr. Bor kombineres med kulstof for at danne borcarbid (B4C), et ekstremt hårdt stof, der anvendes som slibemiddel og som forstærkende middel i kompositmaterialer.

Bor kombineres med forskellige metaller for at danne en klasse af forbindelser kaldet borider. Boriderne er normalt hårdere, kemisk mindre reaktive og elektrisk mindre modstandsdygtige og har et højere smeltepunkt end de tilsvarende rene metalelementer. Nogle af boriderne er blandt de hårdeste og mest varmebestandige af alle kendte stoffer. Aluminiumborid (AlB12) anvendes f.eks. i mange tilfælde som erstatning for diamantstøv til slibning og polering.

Med nitrogen danner bor bor bor bornitrid (BN), der ligesom kulstof kan eksistere i to allomorfe (kemisk identiske, men fysisk forskellige) former. Den ene har en lagstruktur, der ligner grafit, mens den anden har en kubisk krystallinsk struktur, der ligner diamantens. Sidstnævnte allotrope form, kaldet borazon, er i stand til at modstå oxidation ved meget højere temperaturer og er ekstremt hård – egenskaber, der gør den nyttig som et slibemiddel ved høje temperaturer.

Bor reagerer med alle halogenelementer for at give monomere, meget reaktive trihalogenider (BX3, hvor X er et halogenatom – F, Cl, Br eller I). Disse såkaldte Lewis-syrer danner let komplekser med aminer, phosphiner, ethere og halogenidioner. Eksempler på kompleksdannelse mellem bor-trichlorid og trimethylamin samt mellem bor-trifluorid og fluoridion er vist i følgende ligninger:

Equation.

, hvor den tunge prik angiver, at der dannes en binding mellem nitrogen- og bor-atomerne. Når bortrichlorid ledes ved lavt tryk gennem anordninger, der leverer en elektrisk udladning, dannes dibortetrachlorid, Cl2B-BCl2, og tetraborontetrachlorid, B4Cl4. Dibortetrachlorid nedbrydes ved stuetemperatur til en serie af monoklorider med den generelle formel (BCl)n, hvor n kan være 8, 9, 10 eller 11; forbindelserne med formlerne B8Cl8 og B9Cl9 er kendt for at indeholde lukkede bure af boratomer.

Bor danner også en serie af halogenider med den generelle formel BnXn, som også indeholder lukkede bure af boratomer. Et eksempel er borchloridet B4Cl4. Desværre er disse interessante halogenider, hvoraf de fleste er stærkt farvede i skarp kontrast til de mere typiske borderivater, overordentligt vanskelige at fremstille og håndtere. Stoffet B4Cl4 kan f.eks. kun fremstilles i milligrammængder, og der er behov for komplicerede elektriske udladningsteknikker til dets fremstilling; desuden antændes det spontant i luft og nedbrydes hurtigt både af vand og selv af det fedt, der anvendes til smøring af det vakuumudstyr, der anvendes til dets fremstilling.

Med brint danner bor en række forbindelser kaldet boraner, hvoraf den enkleste er diboran (B2H6). Den molekylære struktur og den kemiske opførsel af disse borhydrider er enestående blandt uorganiske forbindelser. Typisk viser deres molekylære struktur, at nogle bor- og hydrogenatomer er tæt omgivet af eller bundet til flere atomer, end der kan forklares med en elektronparbinding for hvert par af atomer. Denne varians førte til begrebet kemisk binding bestående af et elektronpar, der ikke er lokaliseret mellem to atomer, men deles af tre atomer (tre-centreret to-elektronbinding). De usædvanlige trecentrerede to-elektronbindinger førte til en række polyedriske borhydridforbindelser. De mest almindelige og velkendte borhydrider omfatter decahydro-closo-decaborat (2-) og dodecahydro-closo-dodecaborat (2-) anioner. Når borhydridklynger indeholder kulstofatomer, danner de carboraner eller carbaboraner (i henhold til International Union of Pure and Applied Chemistry nomenklatur). Den mest almindeligt forekommende carboranklynge er icosahedral dicarbaboran (C2B10H12). Afhængigt af kulstofatomernes placering i borburet klassificeres dicarbaboraner i tre isomerer: ortho-carboran (1,2-C2B10H12), meta-carboran (1,7-C2B10H12) og para-carboran (1,12-C2B10H12). Polyedriske boraner og carboraner har anvendelser inden for områder som f.eks. brintlagring og medicin, og de fungerer også som byggesten til dendritiske makromolekylære strukturer. Diboran kombineres med en lang række forbindelser for at danne et stort antal bor- eller boranderivater, herunder organiske borforbindelser (f.eks. alkyl- eller arylboraner og addukter med aldehyder).

Anstedeværelsen af borforbindelser kan påvises kvalitativt ved den grønne farve, som de giver flammen i en almindelig laboratorie- eller bunsenbrænder. Kvantitativt analyseres bor lettest ved at omdanne det materiale, der skal analyseres, til borsyre ved behandling med syre; den overskydende mineralsyre neutraliseres derefter, og den meget svagere borsyre titreres (neutraliseres på volumen-volumenbasis) i tilstedeværelse af et sukkerstof, f.eks. mannitol, for at gøre syren påviselig.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.