Bor

Bor, B, je nejlehčí prvek ze skupiny trielů. V přírodě se vyskytuje jako směs dvou izotopů, oba jsou NMR aktivní, ale mají spin větší než 1/2. Vyskytuje se v krystalické a amorfní modifikaci. Využívá se ve sklářství, a díky vysokému účinnému průřezu izotopu 10B i v jaderné energetice, jako součást řídících tyčí.

Vlastnosti boru
Atomové číslo 5 Počet stabilních izotopů 2
Atomová hmotnost 10,811 Elektronová konfigurace [He] 2s2 2p1
Teplota tání [°C] 2076 Teplota varu [°C] 3927
Elektronegativita 2,04 Hustota [g.cm-3] 2,08

Elementární bor je v modifikaci α tvořen ikosaedry B12, vazebné elektrony v celém ikosaedru jsou delokalizovány. Modifikace β je tvořena klastry B84, které jsou pospojovány jednotkami B10.

Hlavními minerály boru jsou borax Na2[B4O5(OH)4]∙8H2O a kernit Na2[B4O5(OH)4]∙2H2O. Výroba boru je poměrně náročný proces, vychází se z boraxu, který se převádí na oxid boritý.

Na2[B4O5(OH)4]∙8H2O + H2SO4 → 4 H3BO3 + Na2SO4 + 5 H2O

2 H3BO3 → B2O3 + 3 H2O

Pokud není potřeba čistý bor, redukuje se oxid hořčíkem a produkt se promývá alkalickým roztokem a poté kyselinou chlorovodíkovou a fluorovodíkovou. Čistý bor se připravuje termickým rozkladem B2H6 nebo BI3, příp. redukcí BBr3 vodíkem.

Borová vlákna se vyrábějí pomocí CVD, kdy se BCl3 a vodík vedou přes elektricky žhavený wolframový drát, na kterém dochází k redukci a vzniká bor.

2 BCl3 + 3 H2 → 2 B + 6 HCl

Za normálních podmínek je bor poměrně inertní, reaguje pouze s elementárním fluorem. Za vyšších teplot reaguje s většinou nekovů i kovů.

Borany

Borany jsou důležitou a také velmi zajímavou skupinou sloučenin boru. První byly připraveny již roku 1912 německým chemikem Alfredem Stockem. Kromě zajímavé struktury získaly tyto sloučeniny pozornost i díky vysoké energii, kterou v sobě skrývají. Z toho důvodu byly v průběhu studené války zkoumány jako potenciální raketové palivo, i když nakonec nebyly tyto plány převedeny do praxe.

Základním boranem je diboran B2H6, bezbarvý, velmi reaktivní plyn. Vyšší borany jsou pojmenovány pomocí počtu borových atomů a do závorky se uvádí počet vodíků, např. pentaboran(9) B5H9.

V boranech se setkáváme s dvouelektronovou, třícenterní vazbou v uspořádáních B-H-B a B-B-B.

Struktura pentaboranu(9) - B5H9

Struktura pentaboranu(9) – B5H9 [6]

Borany tvoří klastry, jejich struktury rozlišujeme podle uzavřenosti (otevřenosti) klastru:

Hypercloso – kompletně uzavřené klasty, např. B8H8.

Closo – uzavřené klastry, např. B12H122-.

Nido – bor obsazuje n vrcholů n+1 vrcholového klastru, např. B5H9.

Arachno – bor obsazuje n vrcholů n+2 vrcholového klastru, např. B4H10.

Hypho – bor obsazuje n vrcholů n+3 vrcholového klastru, např. B8H16.

Conjucto – dva a více spojených klastrů dohromady, např. B21H18.

NMR

Standardem pro borové NMR je etherát fluoridu boritého BF3.Et2O.

10B NMR

Signály 10B NMR jsou širší než u 11B a toto jádro má i nižší citlivost. Proto se častěji měří 11B NMR.

Spin 3
Zastoupení v přírodě 19,9 %
Jaderný magnetický moment +1,800645
Rozsah chemických posunů -120 až 90 ppm
Relativní citlivost k 1H 3,96×10-3
Relativní citlivost k 13C 23,2

11B NMR

Jádro 11B je citlivější a poskytuje užší signály.

Spin 3/2
Zastoupení v přírodě 80,1 %
Jaderný magnetický moment +2,688649
Rozsah chemických posunů -120 až 90 ppm
Relativní citlivost k 1H 0,165
Relativní citlivost k 13C 970
11B NMR spektrum BF3.Et2O

11B NMR spektrum BF3.Et2O

Odkazy

  1. Bor na české wikipedii
  2. Bor na anglické wikipedii
  3. Boron NMR
  4. Graphene-like material made of boron a possibility, experiments suggest
  5. Boron enters flatland: Borophene sheets on the way
  6. Dulmage, W.J.; Lipscomb, W.N. Acta Cryst. (1952). 5, 260-264. The crystal and molecular structure of pentaborane
  7. Borophene: Scientists create atomically thin boron

Navigace

H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

Leave a Reply