Главная
Статьи





11.08.2022


11.08.2022


11.08.2022


11.08.2022


11.08.2022






Борогидриды

21.01.2022

Борогидриды (боранаты, тетрагидридобораты, тетрагидробораты) — неорганические комплексные соединения, содержащие группу борогидридную [BH4]-, бесцветные кристаллические вещества, растворимые в воде, жидком аммиаке, аминах.

Свойства

Борогидридная группа [BH4]- имеет тетраэдрическую пространственную конфигурацию, а связи B-H имеют одинаковую длину 0,12-0,13 нм. Связь между борогидридной группой и ионом металла может быть ионной (для щелочных и щелочноземельных металлов) или ковалентной (для бериллия, алюминия и переходных металлов).

Ионные борогидриды

Борогидриды с ионной связью представляют собой бесцветные гигроскопичные кристаллические вещества, растворимые в воде, жидком аммиаке и ряде полярных растворителей, особенно в эфирах этиленгликолей. С молекулами растворителей образуют очень прочные сольваты, включающие до 4 молекул растворителя на 1 молекулу борогидрида.

Водные растворы ионных борогидридов гидролизуются с выделением водорода. Быстрее всего гидролизуются борогидриды щелочных металлов:

N a [ B H 4 ] + 4 H 2 O → N a O H + H 3 B O 3 + 2 H 2 ↑ {displaystyle {mathsf {Na[BH_{4}]+4H_{2}O ightarrow NaOH+H_{3}BO_{3}+2H_{2}uparrow }}}

Гидролиз несколько замедляется в щелочной среде. Борогидриды разлагаются спиртами:

N a [ B H 4 ] + 4 C H 3 O H → N a [ B ( O C H 3 ) 4 ] + 2 H 2 ↑ {displaystyle {mathsf {Na[BH_{4}]+4CH_{3}OH ightarrow Na[B(OCH_{3})_{4}]+2H_{2}uparrow }}}

Ионные борогидриды проявляют сильные восстановительные свойства, медленно окисляются на воздухе.

Ковалентные борогидриды

Борогидриды с ковалентной связью являются кристаллическими или жидкими веществами, растворимыми в жидком аммиаке и полярных органических растворителях. Молекулы ковалентных борогидридов содержат трёхцентровые двухэлектронные мостиковые связи Me-H-B. В отличие от ионных борогидридов, ковалентные борогидриды существенно менее стабильны, существуют при низких температурах или в виде сольватов. Они энергично разлагаются водой и кислотами, активно окисляются воздухом вплоть до самовоспламенения.

Существуют двойные соли борогидридов щелочных и переходных металлов, например, Na[Zn(BH4)]3, K2[Ti(BH4)6].

Получение

К способам синтеза борогидридов относятся:

  • Реакция диборана с соединениями щелочных металлов (гидридами, амидами, гидроксидами, алкоголятами и др.):
B 2 H 6 + 2 N a H → 2 N a [ B H 4 ] {displaystyle {mathsf {B_{2}H_{6}+2NaH ightarrow 2Na[BH_{4}]}}} 2 B 2 H 6 + A l ( C H 3 ) 3 → A l ( B H 4 ) 3 + B ( C H 3 ) 3 {displaystyle {mathsf {2B_{2}H_{6}+Al(CH_{3})_{3} ightarrow Al(BH_{4})_{3}+B(CH_{3})_{3}}}}
  • Реакция гидридов металлов с галогенидами бора, эфирами борной кислоты, боратами и др.:
4 L i H + B C l 3 → L i [ B H 4 ] + 3 L i C l {displaystyle {mathsf {4LiH+BCl_{3} ightarrow Li[BH_{4}]+3LiCl}}} 4 N a H + B ( O C H 3 ) 3 → N a [ B H 4 ] + 3 C H 3 O N a {displaystyle {mathsf {4NaH+B(OCH_{3})_{3} ightarrow Na[BH_{4}]+3CH_{3}ONa}}}
  • Обменная реакция борогидридов щелочных металлов с галогенидами переходных металлов:
4 N a [ B H 4 ] + T i C l 4 → T i [ B H 4 ] 4 + 4 N a C l {displaystyle {mathsf {4Na[BH_{4}]+TiCl_{4} ightarrow Ti[BH_{4}]_{4}+4NaCl}}}

Количественный анализ борогидридов проводят следующими способами:

  • Определение объёма водорода, выделяющегося при разложении борогидридов соляной кислотой:
N a [ B H 4 ] + 4 H C l → N a [ B C l 4 ] + 2 H 2 ↑ {displaystyle {mathsf {Na[BH_{4}]+4HCl ightarrow Na[BCl_{4}]+2H_{2}uparrow }}}
  • Титрование с использованием окислителей
  • Аргентометрически
  • Восстановление солей переходных металлов

Применение

Борогидриды применяют:

  • в препаративном органическом синтезе в качестве восстановителей карбонильной, нитро- и C=N групп
  • для получения высокодисперсных металлических катализаторов
  • для синтеза гидридов, например, гидридов германия, олова, мышьяка, сурьмы
  • для синтеза соединений бора
  • в аналитической химии как восстановители