✖


Jump to content

Борат

Борат . представляет собой любой из ряда бора оксианионов , анионов, содержащих бор и кислород , таких как ортоборат BO 3− 3 , метаборат BO - 2 , или тетраборат В 4 О 2- 7 ; или любая соль таких анионов, такая как метаборат натрия , Уже + [БО 2 ] − и бура (Что + ) 2 [Б 4 О 7 ] 2− . Название также относится к сложным эфирам таких анионов, например, триметилборату. B(OCH 3 ) 3 но они являются алкоксидами.

Естественное явление

[ редактировать ]

Ионы бората встречаются отдельно или вместе с другими анионами во многих боратных и боросиликатных минералах , таких как бура , борацит , улексит (боронатрокальцит) и колеманит . Бораты также встречаются в морской воде, где они вносят важный вклад в поглощение низкочастотного звука в морской воде. [1]

Бораты также встречаются в растениях, включая почти все фрукты. [2]

Анионы

[ редактировать ]

Основными боратными анионами являются:

Борат-ионы
  • Строение тетрагидроксиборат-иона
    Строение тетрагидроксиборат-иона ( [Б(ОН) 4 ] − ). Этот анион имеет тетраэдрическую молекулярную геометрию у атома бора.
  • Строение ортоборатного иона
    Структура ортоборатного иона ( [ BO3 ] 3− ). Этот анион имеет тригональную плоскую молекулярную геометрию .
  • Строение тримера метаборат-иона
    Строение тримера метаборат-иона ( [ B3O6 6] 3− ). Этот анион представляет собой циклическую молекулу и имеет тригональную плоскую молекулярную геометрию у атомов бора. Все девять атомов этого аниона лежат в одной плоскости.
  • Строение тетрагидрокситетраборат-иона
    Строение тетрагидрокситетраборат-иона ( [В 4 О 5 (ОН) 4 ] 2− ). Этот анион представляет собой мостиковую бициклическую молекулу, содержит кислорода, атомы соединяющие мостиковые атомы бора , которые связаны с четырьмя гидроксильными группами ( −OH ), по одному на каждый атом бора. Анион имеет тетраэдрическую молекулярную геометрию у двух тетракоординированных атомов бора и тригональную плоскую молекулярную геометрию у двух трехкоординированных атомов бора.
  • Строение тетрагидроксиборат-иона
    Строение тетраборат-иона ( [Б 4 О 7 ] 2− ). Этот анион имеет ту же топологию, что и тетрагидрокситетраборат-ион, но без гидроксильных групп, и все атомы бора имеют тригональную плоскую молекулярную геометрию. [3]
  • Строение перборат-иона
    Строение перборат-иона ( [В 2 О 4 (ОН) 4 ] 2− ). Этот анион представляет собой циклическую молекулу и имеет тетраэдрическую геометрию молекулы у атомов бора. Он содержит две мостиковые пероксидные группы ( -O-O- ) и четыре гидроксильные группы ( −OH ) присоединены к атомам бора, по два на каждый бор. Кольцо имеет форму стула . [4]
  • Строение повторяющейся единицы октаборат-иона в альфа-форме октабората динатрия
    Строение повторяющейся единицы октаборат-иона ( [Б 8 О 13 ] 2− ) в альфа-форме октабората динатрия (α- Na 2 [B 8 O 13 ] ). [5] Этот анион является циклическим и полимерным . Он имеет тетраэдрическую молекулярную геометрию у отрицательно заряженных атомов бора и тригональную плоскую молекулярную геометрию у нейтральных атомов бора.

Подготовка

[ редактировать ]

В 1905 году Берджесс и Холт заметили, что плавление смесей оксида бора B 2 O 3 и карбонат натрия Na 2 CO 3 при охлаждении дал два кристаллических соединения определенного состава, соответствующего безводной буре. Na 2 B 4 O 7 (что можно записать Na 2 O·2B 2 O 3 ) и октаборат натрия Na 2 B 8 O 13 (что можно записать Na 2 O 4B 2 O 3 ). [6]

Структуры

[ редактировать ]

Борат-анионы (и функциональные группы) состоят из тригональных плоских BO 3 и/или тетраэдрический Структурные единицы BO 4 , объединенные вместе через общие атомы кислорода (углы) или пары атомов (края) в более крупные кластеры, чтобы образовывать различные ионы, такие как [Б 2 О 5 ] 4− , [ B3O8 8] 7− , [Б 4 О 12 ] 12− , [В 5 О 6 (ОН) 5 ] 2− , [Б 6 О 13 ] 8− и т. д. Эти анионы могут иметь циклическую или линейную структуру и могут в дальнейшем полимеризоваться в бесконечные цепи, слои и трехмерные каркасы. [7] [8] Концевые (неразделенные) атомы кислорода в борат-анионах могут быть блокированы атомами водорода ( −OH ) или может нести отрицательный заряд ( −О − ).

Планарный Единицы BO 3 могут быть уложены в кристаллическую решетку так, чтобы иметь π-сопряженные молекулярные орбитали , что часто приводит к полезным оптическим свойствам, таким как генерация сильных гармоник , двойное лучепреломление и пропускание УФ-излучения . [8]

Полимерные борат-анионы могут иметь линейные цепи из 2, 3 или 4 тригональных BO 3 структурные единицы, каждая из которых имеет общие атомы кислорода с соседними единицами. [7] как в LiBO 2 , содержат цепочки тригональных БО 3 Структурные подразделения . Другие анионы содержат циклы; например, НаБО 2 и КБО 2 содержат циклический [ B3O6 6] 3− ион, [9] Состоит из шестичленного кольца, состоящего из чередующихся атомов бора и кислорода, с одним дополнительным атомом кислорода, присоединенным к каждому атому бора.

Тепловое расширение кристаллических боратов обусловлено тем фактом, что БО 3 и Многогранники БО 4 и состоящие из них жесткие группы практически не меняют свою конфигурацию и размеры при нагревании, но иногда вращаются шарнирно, что приводит к сильно анизотропному термическому расширению, в том числе к линейному отрицательному расширению. [10]

Реакции

[ редактировать ]

Водный раствор

[ редактировать ]

В водном растворе борная кислота B(OH) 3 может действовать как слабая кислота Бренстеда , то есть донор протона , с p K a ~ 9 . Однако чаще всего она действует как кислота Льюиса , принимая электронную пару от гидроксильного иона, воды образующегося в результате автопротолиза : [11]

Б(ОН) 3 + 2 Н 2 О ⇌ [Б(ОН) 4 ] − + H3H3O + (р К = 8,98) [12]

Эта реакция очень быстрая, с характерным временем менее 10 мкс . [13] Полимерные оксоанионы бора образуются в водном растворе борной кислоты при pH 7–10, если концентрация бора превышает примерно 0,025 моль/л. Наиболее известным из них является тетраборат- ион. [Б 4 О 7 ] 2− , содержится в минеральной буре:

4 [Б(ОН) 4 ] − + 2   ч. + ⇌ [В 4 О 5 (ОН) 4 ] 2− + 7 Н 2 О

Другие анионы, наблюдаемые в растворе, представляют собой триборат (1-) и пентаборат (1-), находящиеся в равновесии с борной кислотой и тетрагидроксиборатом в соответствии со следующими общими реакциями: [13]

2 Б(ОН) 3 + [Б(ОН) 4 ] − ⇌ [В 3 О 3 (ОН) 4 ] − + 3 H 2 O (быстрый, р К = —1,92)
4 Б(ОН) 3 + [Б(ОН) 4 ] − ⇌ [В 5 О 6 (ОН) 4 ] − + 6 Н 2 О (медленно, р К = —2,05)

В диапазоне pH от 6,8 до 8,0 любые щелочные соли анионов «оксида бора» общей формулы [B x O y (OH) z ](( q − ) , где 3 x + q = 2 y + z в конечном итоге уравновесится в растворе до смеси В(ОН) 3 , [Б(ОН) 4 ] − , [В 3 О 3 (ОН) 4 ] − , и [В 5 О 6 (ОН) 4 ] − . [13]

Эти ионы, как и упомянутые выше комплексные бораты, более кислые, чем сама борная кислота. В результате pH концентрированного раствора полибората увеличится больше, чем ожидалось, при разбавлении водой.

Боратные соли

[ редактировать ]

Известен ряд боратов металлов. Их можно получить обработкой борной кислоты или оксидов бора оксидами металлов. [ нужна ссылка ]

Смешанные анионные соли

[ редактировать ]

Некоторые химические вещества помимо бората содержат еще один анион. К ним относятся хлориды боратов , карбонаты боратов , нитраты боратов , сульфаты боратов , фосфаты боратов .

Сложные оксианионы, содержащие бор

[ редактировать ]

Более сложные анионы могут быть образованы путем конденсации боратных треугольников или тетраэдров с другими оксианионами с образованием таких материалов, как боросульфаты , бороселенаты , боротеллураты , бороантимонаты , борофосфаты или бороселениты .

Боросиликатное стекло , также известное как пирекс , можно рассматривать как силикат , в котором некоторое количество [SiO 4 ] 4− единицы заменены на [BO 4 ] 5− центры вместе с дополнительными катионами для компенсации разницы в валентных состояниях Si(IV) и B(III). Поскольку эта замена приводит к дефектам, материал медленно кристаллизуется и образует стекло с низким коэффициентом теплового расширения , поэтому устойчивое к растрескиванию при нагревании, в отличие от натриевого стекла .

Использование

[ редактировать ]
Кристаллы буры

Обычные боратные соли включают метаборат натрия (NaBO 2 ) и буру. Бура растворима в воде, поэтому отложения полезных ископаемых встречаются только в местах с очень небольшим количеством осадков. Обширные залежи были найдены в Долине Смерти и отправлены с двадцатью упряжками мулов с 1883 по 1889 год. В 1925 году залежи были обнаружены в Бороне , Калифорния, на краю пустыни Мохаве . Пустыня Атакама в Чили также содержит полезные для добычи концентрации боратов.

Метаборат лития , тетраборат лития или смесь того и другого можно использовать при подготовке боратных сплавов различных образцов для анализа методами XRF , AAS , ICP-OES и ICP-MS . Боратный синтез и энергодисперсионная рентгенофлуоресцентная спектрометрия с поляризованным возбуждением использованы при анализе загрязненных почв. [14]

октабората динатрия Тетрагидрат Na 2 B 8 O 13 ·4H 2 O (обычно сокращенно DOT) используется в качестве консерванта для древесины или фунгицида. Борат цинка используется в качестве антипирена .

Некоторые бораты с большими анионами и несколькими катионами, например К 2 Al 2 B 2 O 7 и Cs 3 Zn 6 B 9 O 21 рассматривались для применения в нелинейной оптике . [8]

Боратные эфиры

[ редактировать ]

Сложные эфиры борной кислоты представляют собой органические соединения , которые удобно получать реакцией стехиометрической конденсации борной кислоты со спиртами (или их халькогенными аналогами) . [15] ).

Тонкие пленки

[ редактировать ]

Тонкие пленки боратов металлов выращивались различными методами, включая жидкофазную эпитаксию (например, FeBO 3 , [16] β-BaB 2 O 4 [17] ), электронно-лучевое испарение (например, CrBO 3 , [18] β-BaB 2 O 4 [19] ), импульсное лазерное осаждение (например, β-BaB 2 O 4 , [20] Я(БО 2 ) 3 [21] ) и атомно-слоевое осаждение (ALD). Рост с помощью ALD был достигнут с использованием предшественников, состоящих из трис(пиразолил)боратного лиганда и озона или воды в качестве окислителя для осаждения CaB 2 O 4 . [22] СрБ 2 О 4 , [23] БаБ 2 О 4 , [24] Мн 3 (БО 3 ) 2 , [25] и CoB 2 O 4 [25] фильмы.

Физиология

[ редактировать ]

Борат-анионы в водном растворе при физиологическом pH находятся в основном в форме недиссоциированной кислоты. Никакого дальнейшего метаболизма не происходит ни у животных, ни у растений. У животных борная кислота/боратные соли практически полностью всасываются после перорального приема. Абсорбция происходит при вдыхании, однако количественные данные отсутствуют. Ограниченные данные показывают, что борная кислота/соли не всасываются в сколько-нибудь значительной степени через неповрежденную кожу, хотя абсорбция происходит через сильно поврежденную кожу. Распределяется по всему организму, не задерживается в тканях, кроме костной, и быстро выводится с мочой. [26]

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ «Основы физики и механизмы поглощения звука в морской воде» . Национальная физическая лаборатория . Проверено 21 апреля 2008 г.
  2. ^ Аллен, А.Х.; Танкард, Арканзас (1904 г.). «Определение борной кислоты в сидре, фруктах и ​​т. д.» . Аналитик . 29 (октябрь): 301–304. Бибкод : 1904Ана....29..301А . дои : 10.1039/an9042900301 .
  3. ^ «Тетраборат» .
  4. ^ Каррондо, MAAF де Коннектикут; Скапский, AC (1978). «Уточнение рентгенокристаллической структуры промышленного отбеливателя динатрия тетрагидроксо-ди-μ-пероксо-дибората гексагидрата Na 2 [B 2 (O 2 ) 2 (OH) 4 ]·6H 2 O». Акта Кристаллогр Б. 34 : 3551. дои : 10.1107/S0567740878011565 .
  5. ^ Бубнова Р.С.; Шепелев, Ю. Ф.; Сеннова Н.А.; Филатов, СК (2002). «Термическое поведение жестких бор-кислородных групп в кристаллической структуре α-Na2B8O13» . Zeitschrift für Kristallographie - Кристаллические материалы . 217 (9): 444–450. Бибкод : 2002ZK....217..444B . дои : 10.1524/zkri.217.9.444.22881 . S2CID   95388918 .
  6. ^ Чарльз Хатченс Берджесс и Альфред Холт (1905): «Некоторые физические характеристики боратов натрия с новым и быстрым методом определения температур плавления». Труды Лондонского королевского общества, том 74, страницы 285–295. два : 10.1098/rspl.1904.0112
  7. ^ Jump up to: а б Виберг Э. и Холлеман А.Ф. (2001) Неорганическая химия , Elsevier. ISBN   0-12-352651-5
  8. ^ Jump up to: а б с Миридинг Мутайлипу, Мин Чжан, Сяоюй Донг, Янна Чен и Шили Пан (2016): «Эффекты ориентации [B 5 O 11 ] 7– Фундаментальные строительные блоки слоистых структур на основе пентаборатов». Неорганическая химия , том 55, выпуск 20, страницы 10608–10616. doi : 10.1021/acs.inorgch
  9. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 205. ИСБН  978-0-08-037941-8 .
  10. ^ Римма С. Бубнова и Станислав К. Филатов (2008): «Сильное анизотропное тепловое расширение в боратах». Basic Solid State Physics , том 245, выпуск 11, страницы 2469-2476. дои : 10.1002/pssb.200880253
  11. ^ Аткинс; и др. (2010). Неорганическая химия (5-е изд.). Издательство Оксфордского университета. п. 334. ИСБН  9780199236176 .
  12. ^ Ингри, Н. (1962). «Равновесные исследования полианионов. 8. О первых равновесных стадиях гидролиза борной кислоты. Сравнение равновесий в 0,1 М и 3,0 М NaClO4» . Acta Chemica Scandinavica . 16 (2): 439–448. doi : 10.3891/acta.chem.scand.16-0439 . ISSN   0904-213X .
  13. ^ Jump up to: а б с Роберт К. Момии и Норман Х. Нактриб (1967): «Исследование ядерного магнитного резонанса борат-полиборатного равновесия в водном растворе». Неорганическая химия , том 6, выпуск 6, страницы 1189-1192. дои : 10.1021/ic50052a026
  14. ^ Хеттипатирана, Терренс Д. (2004). «Одновременное определение содержания Cr, As, Cd и Pb, а также основных элементов в миллионных долях в слабозагрязненных почвах с использованием боратного синтеза и энергодисперсионной рентгеновской флуоресцентной спектрометрии с поляризованным возбуждением». Spectrochimica Acta Часть B: Атомная спектроскопия . 59 (2): 223–229. Бибкод : 2004AcSpB..59..223H . дои : 10.1016/j.sab.2003.12.013 .
  15. ^ «Эфиры» . Сборник химической терминологии ИЮПАК . 2014. doi : 10.1351/goldbook.E02219 .
  16. ^ Ягупов С.; Стругацкий, М.; Селезнева К.; Могиленец Ю.; Милюкова Е.; Максимова Е.; Наухацкий И.; Дровосеков А.; Крейнес, Н. (ноябрь 2016 г.). «Пленки из бората железа: синтез и характеристика» (PDF) . Журнал магнетизма и магнитных материалов . 417 : 338–343. Бибкод : 2016JMMM..417..338Y . дои : 10.1016/j.jmmm.2016.05.098 .
  17. ^ Лю, Цзюньфан; Хэ, Сяомин; Чжоу, Гоцин; 2+ Подложки из альфа-бората бария, легированные методом жидкофазной эпитаксии». Thin Solid Films . 510 (1–2): 251–254. Bibcode : 2006TSF...510..251L . doi : 10.1016/j.tsf.2005.12.205 .
  18. ^ Джа, Менака; Кширсагар, Сачин Д.; Ганашьям Кришна, М.; Гангули, Ашок К. (июнь 2011 г.). «Рост и оптические свойства тонких пленок бората хрома». Науки о твердом теле . 13 (6): 1334–1338. Бибкод : 2011SSSci..13.1334J . doi : 10.1016/j.solidstatesciences.2011.04.002 .
  19. ^ Майя, LJQ; Фейтоса, САС; Де Висенте, ФС; Мастеларо, VR; Ли, М. Сиу; Эрнандес, AC (сентябрь 2004 г.). «Структурные и оптические характеристики тонких пленок бета-бората бария, выращенных электронно-лучевым испарением». Журнал вакуумной науки и технологий A: Вакуум, поверхности и пленки . 22 (5): 2163–2167. Бибкод : 2004JVSTA..22.2163M . дои : 10.1116/1.1778409 . ISSN   0734-2101 .
  20. ^ Сяо, Р.-Ф.; Нг, ЛК; Ага.; Вонг, ГКЛ (17 июля 1995 г.). «Получение тонких пленок кристаллического бета-бората бария (β-BaB 2 O 4 ) методом импульсного лазерного осаждения» . Письма по прикладной физике . 67 (3): 305–307. Бибкод : 1995ApPhL..67..305X . дои : 10.1063/1.115426 . ISSN   0003-6951 .
  21. ^ Александровский, А.С.; Крылов А.С.; Поцелуйко А.М.; Середкин В.А.; Зайцев А.И.; Замков, А.В. (09.02.2006). Конов, Виталий И.; Панченко Владислав Юрьевич; Сугиока, Кодзи; Вейко, Вадим П. (ред.). «Импульсное лазерное осаждение пленок европийборатного стекла и их оптические и магнитооптические свойства» . Серия конференций Общества инженеров фотооптического приборостроения (Spie) . Слушания SPIE. 6161 : 61610A–61610A–7. Бибкод : 2006SPIE.6161E..0AA . дои : 10.1117/12.675020 . S2CID   136530746 .
  22. ^ Сали, Марк Дж.; Мунник, Франс; Винтер, Чарльз Х. (2010). «Атомно-слоевое осаждение пленок CaB2O4 с использованием бис(трис(пиразолил)бората)кальция в качестве высокотермостабильного источника бора и кальция». Журнал химии материалов . 20 (44): 9995. doi : 10.1039/c0jm02280b . ISSN   0959-9428 .
  23. ^ Сали, Марк Дж.; Мунник, Франс; Винтер, Чарльз Х. (июнь 2011 г.). «Атомно-слоевое осаждение пленок SrB 2 O 4 с использованием термостабильного предшественника бис (трис (пиразолил) бората) стронция». Химическое осаждение из паровой фазы . 17 (4–6): 128–134. дои : 10.1002/cvde.201006890 .
  24. ^ Сали, Марк Дж.; Мунник, Франс; Бэрд, Рональд Дж.; Винтер, Чарльз Х. (25 августа 2009 г.). «Выращивание тонких пленок BaB 2 O 4 методом атомно-слоевого осаждения из исключительно термически стабильного предшественника на основе трис(пиразолил)бората». Химия материалов . 21 (16): 3742–3744. дои : 10.1021/cm902030d . ISSN   0897-4756 . S2CID   93114230 .
  25. ^ Jump up to: а б Клеско, Джозеф П.; Беллоу, Джеймс А.; Сали, Марк Дж.; Винтер, Чарльз Х.; Юлин, Яакко; Саджаваара, Тимо (сентябрь 2016 г.). «Необычный контроль стехиометрии при атомно-слоевом осаждении пленок бората марганца из бис(трис(пиразолил)бората) марганца и озона» . Журнал вакуумной науки и технологий A: Вакуум, поверхности и пленки . 34 (5): 051515. Бибкод : 2016JVSTA..34e1515K . дои : 10.1116/1.4961385 . ISSN   0734-2101 .
  26. ^ Агентство по охране окружающей среды США (2005), «Борная кислота/соли бората натрия». Глава HED Документа о принятии решения о приемлемости повторной оценки толерантности (TRED), EPA-HQ-OPP-2005-0062-0004, стр. 11 (январь 2006 г.). По данным PubChem.
[ редактировать ]
Викискладе есть медиафайлы, связанные с боратами .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Borate&oldid=1234793813"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: c7966e0c940d1dcdc6b0ba2257ea4c6a__1721095740
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/c7/6a/c7966e0c940d1dcdc6b0ba2257ea4c6a.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Borate - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)