Bor o Výskyt – borax (tinkal) Na[2][B[4]O[5](OH)[4]].8H[2]O, kernit Na[2]O.2B[2]O[3].4H[2]O, sassolin H[3]BO[3], colemanit 2CaO.3B[2]O[3], boracit 6MgO.8B[2]O[3].MgCl[2] o Výroba: § zahřátím kyseliny borité (za odpaření vody) vznikne oxid boritý, který se hořčíkem redukuje na bor H[3]BO[3] à B[2]O[3] à B § Rozklad na rozžhaveném W-vlákně 2 BI[3] à 2 B + 3 I[2] § Vytěsnění z chloridu boritého zinkem (redukce) 2 BCl[3] + 3 Zn à 2 B + 3 ZnCl[2] o Vlastnosti: § Chemie se podobá chemii Si – diagonální podobnost § B je nekov až polokov (v závislosti na struktuře) § Teplota tání boru je 2180 °C § Je velmi tvrdý – v Mohsově stupnici má č. 9–10 § Atom boru má k dispozici 4 vazebné orbitaly, ale je 3 valenční elektrony à B je typicky trojvazný, snadno přijímá do volného p-orbitalu další elektronový pár, pak je čtyřvazný § Chemie boru je určena malým rozměrem jeho atomu a vysokými hodnotami ionizační energie i elektronegativity § Typická je tvorba vícestředových elektronově deficitních vazeb (viz borany) § Existence těchto vazeb vede k polovodivosti boru § Elementární bor krystaluje v útvaru ikosaedru (dvanácti stěn) B[12] o Reaktivita: § Krystalický bor je chemicky velmi málo reaktivní § V amorfním práškovém stavu se jeho reaktivita zvyšuje § Za zvýšené teploty reaguje pak např. s kyslíkem, dusíkem, halogeny i sírou za vzniku B[2]O[3], BN, BX[3] a B[2]S[3] § Vroucí kyselina dusičná a roztavené louhy bor oxidují B + 3 HNO[3] à H[3]BO[3] + 3 NO[2] 2 B + 6 NaOH à Na[3]BO[3] + 3 H[2] o Použití elementárního boru: § Přísada do některých slitin (moderátory v jaderné energetice) § Vláknitá forma boru s wolframovým jádrem se používá v kosmické technice § Výroba technicky důležitých sloučenin, např. nitridy boru jsou velmi tvrdé a mají význam při povrchové úpravě kovů o Sloučeniny: § Boridy – binární, často i nestechiometrické sloučeniny boru s kovy, je jich známo víc jak 200, velmi tvrdé materiály v M[5]B – MB[66] Sc[2]O[3] + 7 B à 2 ScB[2] + 3 BO BCl[3] + W + ½ H[2] à WB + Cl[2] + HCl 2 TiCl[4] + 4 BCl[3] + 10 H[2] à 2 TiB[2] + 20 HCl Eu[2]O[3] + 3 B[4]C à 2 EuB[6] + 3 CO (nejčastější způsob výroby – v elektrické peci) v Využití – brusné materiály, extrémně namáhané materiály pro výrobu lopatek turbín, raketových trysek apod. v Struktura – kubooktaedr, vlákna atd. § Borany – velmi rozsáhlá skupina sloučeniny boru s vodíkem v B[2]H[6] – diboran! 4 NaH + B(OCH[3])[3] à NaBH[4] + 3 CH[3]Ona 2 NaBH[4] + I[2] à B[2]H[6] + 2 NaI + H[2] 2 NaBH[4] (s) + 2 H[3]PO[4] (l, bezvodá) à B[2]H[6] (g) + …. 3 NaBH[4] + 4 BF[3].(C[2]H[5])[2]O à 2 B[2]H[6] + …. · Vazba B-H-B – třístředová delokalizovaná elektronově deficitní vazba (tři atomy jsou vázány nikoli čtyřmi, ale jen dvě elektrony) · Reakce diboranu: B[2]H[6] + 3 O[2] à B[2]O[3] + 3 H[2]O B[2]H[6] + 6 H[2]O à 2 H[3]BO[3] + 6 H[2] B[2]H[6] + HCl à B[2]H[5]Cl + H[2] B[2]H[6] + 6 Cl[2] à 2 BCl[3] + 6 HCl v Ostatní borany – vedle vazeb B-H-B se v nich vyskytují i podobné vazby B-B-B · B[n]H[n]^2- (n = 6 až 12) · B[n]H[n+2] – closo-borany (closo = klec) · B[n]H[n+4] – nido-borany (nidus = hnízdo) · B[n]H[n+6] – arachno-borany (arachne = pavučina) · B[n]H[n+8] – hyfo-borany (hyphe = síť) · Conjucto-borany – vznikají spojením předchozích typů § Karborany – atomy boru jsou nahrazeny atomem uhlíku à jde o anionty § Oxidy – B[2]O[3] 2 B + 3 O[2] à B[2]O[3] v Polymer, který také vzniká opatrnou dehydratací H[3]BO[3] (reakce je vratná) v Amorfní, obtížně krystalující látka v Sestává se z planárních nepravidelně uspořádaných skupin BO[3] spojovaných přes atom kyslíku v V krystalické formě jsou základními jednotkami tetraedry BO[4] navzájem spojené do řetězců § Kyselina trihydrogenboritá (orthoboritá) – H[3]BO[3] v Na[2]B[4]O[7] + H[2]SO[4] + 5 H[2]O à 4 H[3]BO[3] + Na[2]SO[4] v Má vrstevnatou strukturu v Vrstvy jsou tvořeny trojúhelníkovými jednotkami BO[3], jež jsou vzájemně propojeny vodíkovými můstky v Vzdálenosti ve vrstvách jsou daleko kratší než vzdálenosti mezi vrstvami (à snadná štěpitelnost) v Reakce s alkoholy: H[3]BO[3] + 3 CH[3]OH à B(OCH[3])[3] + 3 H[2]O – trimethylester kyseliny borité – plamen barví zeleně v Čistá kyselina boritá je bílá krystalická látka, která se rozkládá při teplotě 169 °C v Jednosytná kyselina: H[3]BO[3] + 2 H[2]O ⇌ H[3]O^+ + B(OH)[4]^- v Ve vodných roztocích se chová jako mimořádně slabá kyselina o pKa = 9,0 (je tedy slabší kyselinou než voda – titruje se v přítomnosti např. mannitolu) v Užití: · 3% vodný roztok jako borová voda · Pohlcuje neutrony – její roztok v koncentraci do 16 g/kg (tj. 1,6% roztok) se proto používá jako chladivo a moderátor v tlakovodních jaderných reaktorech § Kyselina hydrogenboritá (metaboritá) – (HBO[2])[n] v Vzniká velmi opatrnou dehydratací kyseliny trihydrogenborité při 180 °C v Polymerní látka skládající se z trimerních jednotek B[2]O[3](OH)[3] v Podobá se kyselině trihydrogenborité § Boritany – jejich struktury mají mnoho společného se strukturou křemičitanů v Základní stavební jednotky boritanů: planární skupina BO[3] nebo tetraedr BO[4 ]navzájem propojené přes sdílené kyslíkové atomy do řetězců nebo kruhů, v řadě případů jsou v struktuře obsaženy obě základní jednotky v Na[2]B[4]O[7].10H[2]O – borax § Peroxoboritany v Jsou odvozeny od boritanů (např. NaBO[3].4H[2]O[2]) v Obsahují peroxidickou skupinu -O-O- vázanou na atom boru v Mají výrazné oxidační schopnosti a používají se do pracích prášků § Sulfidy – vznikají přímou syntézou v B[2]S[3] – sulfid boritý – bílá krystalická látka, snadno se rozkládající vodou: B[2]S[3] + 6 H[2]O à 2 H[3]BO[3] + 3 H[2]S v Další sulfidy - B[8]S[16] § Halogenidy BX[3] (X = F, Cl, Br, I) v BF[3] – plyn v BCl[3] a BBr[3] – kapaliny v BI[3] – pevná látka v Příprava, výroba: B[2]O[3] + 6 HF à 2 BF[3] + 3 H[2]O B[2]O[3] + 3 C + 3 Cl[2] à2 BCl[3] + 3 CO v Reakce: 4 BF[3] + 6 H[2]O à 3 H[3]O^+ + BF[4]^- + H[3]BO[3] – vznik a hydrolýza tetrafluoroboritanů BF[4]^- + H[2]O ⇌ [B(OH)F[3]]^- + HF BCl[3] + 3 H[2]O à H[3]BO[3] + 3 HCl – hydrolýza BCl[3] 2 H[3]BO[3] + 8 HF à 2 HBF[4] + 6 H[2]O – jiná možnost přípravy HBF[4] § Adukty halogenidů boru BF[3] + NH[3] à BF[3].NH[3] BF[3] + Et[2]O à BF[3].Et[2]O (BF[3].Et[2]O – kapalina umožňující pohodlné skladování BF[3]) BCl[3].CH[3]CN – adukt BCl[3] s acetonitrilem § Karbidy – B[4]C – velmi tvrdá látka § Organokovové sloučeniny – reakcí halogenidů boru s Grignardovým činidlem v bezvodém prostředí vznikají (R = alkyl) BX[3] + 3 RMgX à BR[3] + 3 MgX[2] § Nitrid boru – BN – velmi stabilní bílá látka, vyznačuje se extrémní tvrdostí, vzniká pří hoření boru v atmosféře dusíku nebo žíháním mnoha sloučenin boru a dusíku (např. borazolu) § Borazol - B[3]N[3]H[6] v Pseudoaromatická sloučenina isoelektrická s benzenem v Benzenu se podobá reaktivitou v Totální hydrogenace vede k B[3]N[3]H[12] v Příprava a výroba: 3 BCl[3] + 3 NH[4]Cl à B[3]N[3]H[3]Cl[3] + 9 HCl 2 B[3]N[3]H[3]Cl[3 ]+ 6 LiBH[4] à 2 B[3]N[3]H[6] + 6 LiCl + 3 B[2]H[6] v Reakce borazolu, např. hydrolýza: B[3]N[3]H[6] + 3 H[2]O à [BH(OH)NH[2]][3] à [B(OH)NH][3] + 3 H[2] § Cyklické sloučeniny boru s vazbou B-N – BN analoga naftalenu a bifenylu Využití sloučenin boru v terapii nádorů – borová neutronová záchytová terapie – NBCT o ^10B(n,α)^7Li o U mozkových nádorů je nejprve do pacientova těla injekčně vpravena borová sloučenina, která má tu specifickou vazbu, že se koncentruje v nádorové tkáni o Dobře navržený svazek neutronů o vhodné střední energii je pak správně nasměrován na pacientův tumor o Díky silné absorpci neutronů v nádorové tkání nasycené borem dokáže přibližně půlhodinové ozáření postižené části mozku selektivně zničit nádorové buňky