Получение
Существующие методы получения диборана основаны на взаимодействии галогенидов или алкоксидов бора с донорами гидрид-ионов.
В промышленности диборан получают путём восстановления BF3:
- 2BF3 6NaH⟶B2H6 6NaF{displaystyle {mathsf {2BF_{3} 6NaHlongrightarrow B_{2}H_{6} 6NaF}}}
При получении диборана в лабораторных условиях восстанавливают фторид или хлорид бора:
- 4BCl3 3LiAlH4⟶2B2H6 3LiAlCl4{displaystyle {mathsf {4BCl_{3} 3LiAlH_{4}longrightarrow 2B_{2}H_{6} 3LiAlCl_{4}}}}
- 4BF3 3NaBH4⟶2B2H6 3NaBF4{displaystyle {mathsf {4BF_{3} 3NaBH_{4}longrightarrow 2B_{2}H_{6} 3NaBF_{4}}}}
Примечания и ссылки
- ДИБОРАН , паспорт (-ы) безопасности Международной программы по безопасности химических веществ , проверено 9 мая 2009 г.
- рассчитывается молекулярная масса от « атомных весов элементов 2007 » на www.chem.qmul.ac.uk .
- « Свойства различных газов » на flexwareinc.com (по состоянию на 12 апреля 2022 г. )
- (in) Дэвид Р. Лид, Справочник CRC по химии и физике , CRC Press,2009 г., 90- е изд. , 2804 с. , Твердый переплет ( ISBN 978-1-4200-9084-0 )
- Запись «Diborane» в химической базе данных GESTIS IFA (немецкий орган, отвечающий за безопасность и гигиену труда) ( немецкий , английский ), доступ осуществлен 14 сентября 2022 г. (требуется JavaScript)
- » Diborane « , hazmap.nlm.nih.gov (по состоянию на 14 ноября 2009 г. )
- Что дает большой мощности самовоспламеняющиеся пропелленты : 372 сек от удельного импульса для ОТ 2 пропеллента/ B 2 H 6, сейчас заброшены, потому что это дорого и выделяет токсичные продукты.
Реакции и использование
Диборан — это реагент, который находит множество применений. Реакции, в которые он вмешивается, часто включают основания Льюиса для образования новых молекул. Он реагирует с аммиаком с образованием боразана BH 3 NH 3.или боразин B 3 N 3 H 6 в зависимости от условий эксплуатации.
Он был изучен в качестве топлива в ракетных двигателях (с фторированными окислителями, такими как фтор F 2и дифторид кислорода OF 2)
, Для вулканизации из эластомеров , в качестве катализатора в полимеризации органических мономеров, чтобы увеличить скорость пламени, как легирующей примеси в полупроводниковой промышленности и в качестве реагента для получения сверхчистого кремния , предназначенного для электронных схем.
Свойства и структура
Диборан — бесцветный газ легче воздуха; он конденсируется при -92,5 ° С при 101,3 кПа ; его плотность составляет 421 г · м -3, а скрытая теплота парообразования составляет 515,39 кДж · моль -1 . Он затвердевает при -165 ° С .
При 15 ° С , ее давлением насыщенного пара составляет 3,94 МП , и соотношение между объемами газа и жидкостью, равны 362. газообразного, это очень воспламеняется и может самопроизвольно вызвать бурные взрывы в воздухе. Его критическая точка составляет 16,6 ° C и 4,053 МПа .
Диборан медленно разлагается даже при комнатной температуре на водород и высшие гидриды бора. Это разложение ускоряется с повышением температуры. Диборан чувствителен к влажности и мгновенно гидролизуется до водорода и борной кислоты H 3 BO 3. после экзотермической реакции:
- B 2 H 6 6 Н 2 О→ 2 H 3 BO 3 6 Ч 2.
При контакте с литием и алюминием диборан образует гидриды, которые могут самовоспламеняться. Он не оказывает коррозионного действия на обычные металлы, но разъедает большинство каучуков и пластиков , за исключением, например, политетрафторэтилена [CF 2 -CF 2 ] nи полихлортрифторэтилен [CClF-CF 2 ] n.
Диборан имеет геометрию D 2hс двумя связывающими атомами водорода и четырьмя концевыми атомами водорода.
В связи между атомами бора и концевых водородов являются обычными (одна пара электронов , участвующих в каждой линии связи BH, образуя ковалентную связь ), но те , между атомами бора и водорода связующих имеют различную природу (пары электронов , участвующих в каждый мостик BHB, образующий трехцентровую двухэлектронную связь ).
Таким образом, длина этих связей различна: 119 мкм для концевых BH , но 133 мкм для BH-связей мостиков BHB, что означает, что прочность этих связей также разная (более слабая в мостике BHB, чем в концевом BH. связь).
Представление
молекулы
диборана, в которой две связи
3c-2e
представлены изогнутыми линиями.
Галлий образование соединения аналогичной структуры: дигаллан Ga 2 H 6.
Ссылки
Как только страница обновилась в Википедии она обновляется в Вики 2.Обычно почти сразу, изредка в течении часа.
Сферы использования
Производные бороводородов применяются в качестве антиоксидантов, катализаторов окисления предельных и ароматических углеводородов
в спирты и фенолы, добавки к смазочным маслам.[источник не указан 696 дней]Раньше (в СССР) диборан предлагался в качестве ракетного или самолётного топлива[источник не указан 640 дней].
Топливо для «валькирии» • задачи
Информация о том, что при сгорании топлива X образуются только вода и оксид (причем твердый), позволяет сделать вывод о том, что топливо представляет собой бинарное водородное соединение какого-либо элемента. Наличие кислорода в этом соединении маловероятно: в веществе, основная цель которого сгореть в кислороде с выделением энергии, наличие кислорода будет снижать его теплотворную способность.
Информация о жидком агрегатном состоянии вкупе с низкой температурой кипения позволяет отбросить версию гидрида металла и сделать вывод о том, что топливо X — водородное соединение неметалла. Ведь гидриды активных металлов представляют собой вещества со связями, которые, скорее, можно охарактеризовать как ионные, что обуславливает их твердое агрегатное состояние, низкую летучесть и высокую температуру кипения.
Догадка о том, что этот неметалл — бор, должна возникнуть уже из-за цвета пламени, которым горело это топливо, и некоторой информации о химических свойствах. Однако догадки мало, и ее нужно подтверждать расчетом.
Оксид A содержит 68,94% кислорода и 31,16% элемента. По этим значениям можно вычислить эквивалентную массу элемента (Мэ), применив закон эквивалентов, который гласит: «Вещества вступают в химические реакции и образуются в них в количествах, равных или пропорциональных количествам их эквивалентов; массы веществ, участвующих в химической реакции и получающихся в ее результате, равны или пропорциональны эквивалентным массам этих веществ». Получаем, что эквивалентная масса элемента Мэ = 3,62.
Молярная масса эквивалента простого вещества может быть определена по формуле:
[ M_Э( mathit{простого вещества}) = dfrac{A(mathit{элемента})}{CO} .]
где A(элемента) — атомная масса элемента, образующего простое вещество, а CO — степень окисления (по модулю), которую элемент приобретает в результате химической реакции.
Исходя из этой формулы атомную массу элемента можно определить, перебором умножая эквивалентную массу на возможные значения степени окисления.
Для степени окисления 3 получаем атомную массу элемента 10,8, что соответствует атомной массе бора, то есть топливо X — водородное соединение бора, формулу которого пока запишем как ВxНy.
Данная в условии задачи плотность паров говорит о том, что при 100°C (373 К) и нормальном атмосферном давлении (101,3 Па) 2,06 грамма топлива X занимают объем 1 литр. По уравнению Менделеева — Клапейрона
[ Ptimes V = dfrac m M times R times T ]
найдем молекулярную массу топлива X:
[ M= dfrac{m times Rtimes R}{Ptimes V} .]
Молекулярная масса (если вы правильно перевели температуру в абсолютную и записали давление в паскалях) равна 63 г/моль. Далее можно пойти двумя путями:
1. По результатам горения вещества в кислороде. Схема сгорания топлива Х:
BхHу O2 → х/2B2O3 у/2H2O, при сгорании 0,1 моль топлива выделяется 0,25 моль оксида бора и 0,45 моль воды, тогда х = 5, у = 9, и искомая формула — B5H9.
2. Аналитическим путем:
в топливе Х не может содержаться четыре и менее атомов бора, так как при х = 4 получается формула B4H20, и при трех внешних электронах бора на один атом неметалла пять атомов водорода просто не может приходиться, масса фрагмента B6 равна 64,8 а.е.м., что больше молярной массы топлива. Остается единственный вариант — B5H9.
Это вещество, которое действительно служило топливом для экспериментальных самолетов ВВС США, называется пентаборан-9 (также существует энергетически менее емкий и более опасный в работе пентаборан-11 — B5H11).
Реакции:
С кислородом: 2B5H9 12O2 = 5B2O3 9H2O.
С парами воды: B5H9 15H2O = 5H3BO3 12H2.
Физиологическое значение
Диборан (B2H6, Бороэтан) токсичен, числится в списке сильно действующих ядовитых веществ, относится к первомуклассу опасности и в высоких концентрациях обладает ярко выраженным удушающим действием.
ПДК диборана в воздухе рабочей зоны производственных помещений составляет 0,1 мг/м3 согласно ГОСТ 12.1.005-76.
Химические свойства
Диборан является сильной кислотой Льюиса, так как способен образовывать комплексы с основаниями (например, с аммиаком).
Диборан взаимодействует с водой. При этом выделяется водород и образуется борная кислота:
- B2H6 6H2O⟶2H3BO3 6H2{displaystyle {mathsf {B_{2}H_{6} 6H_{2}Olongrightarrow 2H_{3}BO_{3} 6H_{2}}}}.
Медленно вступает в реакцию с гидридом алюминия образуя (тетрагидридоборат алюминия), что позволяет запаковать его в кристаллы для получения водорода:
- 2AlH3 B2H6 → 2Al(BH4)3{displaystyle {mathsf {2AlH_{3} B_{2}H_{6} {xrightarrow { }}2Al(BH_{4})_{3}}}},
при 70 ℃ эти кристаллы разлагаются с образованием октадекабората (III) алюминия и выделением диборана.
На воздухе горит зелёным пламенем:
B2H6 3O2⟶B2O3 3H2O{displaystyle {ce {B2H6 3O2 -> B2O3 3H2O}}}
