Bor - [5]B

Obecně:

- objev – r. 1808 (Davy, Gay-Lussac, Thénard)
- 13. skupina PSP (= triely, - prvky) – B, Al, Ga, In, Tl, Nh
- 3 valenční elektrony, n n
- B – nekov, zbytek skupiny – kovy (bor je podobný více uhlíku a hl. křemíku – tzv. diagonální
podobnost; způsobeno elektronovou deficiencí boru – má o jeden vazebný elektron méně, než je počet
jeho valenčních orbitalů)

Vazebné možnosti:

- elektronegativita – 2,04
- ve sloučeninách tvoří kovalentní vazby
- oxidační stupeň běžně +III, zřídka +II, +I
- hybridizace sp^2 a sp^3
- v boranech – vazba třístředová dvouelektronová (dva atomy B a jeden atom H jsou spolu poutány
prostřednictvím jen jednoho elektronového páru)
- je schopný řetězit své atomy, tvoří četné sloučeniny s vodíkem = borany (analogie k uhlíku
a uhlovodíkům)

Výskyt, struktura:

- výskyt – vzácný prvek ve vesmíru i na Zemi
- 2 stabilní izotopy
- v přírodě pouze ve sloučeninách (hl. boritany, borosilikáty)
- existuje v několika alotropických modifikacích (amorfní, krystalická)

Krystalický bor – základní stavební jednotka = ikosaedr B[12], jeho opakováním vzniká krystalická
mřížka; jednotlivé atomy boru vázány elektronově deficitními vazbami (= mírná elektrická vodivost –
bor je polovodič); díky pevným vazbám v krystalické mřížce je bor značně chemicky inertní a tvrdý
(>9 na Mohsově stupnici), má vysokou teplotu tání (2076°C) i varu (3927°C), značně odolný vůči
žáru, černošedá barva

Amorfní bor – hnědá až černá práškovitá látka, při vyšší teplotě reaktivnější než jeho krystalická
modifikace

Chemické vlastnosti:

- za vysokých teplot se slučuje s většinou kovů, polokovů a nekovů
- kyselina dusičná a sírová ho za horka oxidují
- rozpouští se v taveninách směsí hydroxidů a uhličitanů alkalických kovů (900 °C)
- v amorfním stavu se při zahřívání na 700 °C na vzduchu zapaluje a hoří načervenalým plamenem
- spalováním v proudu kyslíku dosahuje vyšší teploty a bor pak těká a barví plamen zeleně

Příprava:

- redukce oxidu boritého kovy za vysoké teploty: B[2]O[3] + 3 Mg → 2 B + 3 MgO
- redukce halogenidů boritých vodíkem/zinkem: 2 BCl[3] + 3 H[2] → 2 B + 6 HCl
- elektrolýza tavenin boritanů, termický rozklad boranů
- zmíněné přípravy můžeme využít pro průmyslovou výrobu

Sloučeniny boru:

Boridy
- binární sloučeniny boru s elektropozitivnějšími kovy
- charakteristické velkou tvrdostí, nejsou těkavé, chemicky značně nereaktivní
- příprava: přímá syntéza prvků, redukce oxidů kovů s elementárním borem, redukce směsi oxidu kovu
a oxidu boritého uhlíkem
- ve strukturách přítomny opět elektronově deficitní třístředové vazby
- využívány pro vnitřní plochy raketových trysek, nádoby pro zpracování roztavených kovů, elektrody
a kontrolní tyče v jaderných reaktorech.

Borany
- binární sloučeniny boru s vodíkem
- složení lze vyjádřit dle obecných vzorců: B[n]H[n-4], B[n]H[n+6
]- uplatňují se elektronově deficitní třístředové vazby
- nejjednodušším stabilním boranem je diboran B[2]H[6
- ]diboran je výchozí látka pro přípravu vyšších boranů, lze získat např. reakcí
tetrahydridoboritanu lithného s etherátem fluoridu boritého:

 3 Li[BH[4]] + BF[3](C[2]H[5])[2]O ══ 2 B[2]H[6] + 3 LiF + (C[2]H[5])[2]O

- borany jsou bezbarvé, chemicky velmi reaktivní endotermické sloučeniny
- nižší borany jsou plynné látky, s rostoucí molekulovou hmotností přecházejí na těkavé kapaliny až
pevné látky počínaje dekaboranem
- podle struktury je rozlišume na: closo-borany, nido-borany, arachno-, hypho-, conjuncto-borany
- atomy boru v boranových skeletech mohou být nahrazovány atomy jiných prvků – vzniklé sloučeniny
se nazývají heteroborany (karborany – bor nahrazen uhlíkem)

 C) Halogenidy
- nízkomolekulární látky s obecným vzorcem BX[3 ](X = F, Cl, Br, I)
- molekuly planární, tvar rovnostranného trojúhelníku
- za norm. podmínek: BF[3], BCl[3] – plynný, BBr[3] – kapalný, BI[3] – pevný
- BF[3][ – ]fluorid boritý- plynný, ostře páchnoucí, příprava reakcí boritanů nebo oxidu boritého
s fluorovodíkem: B[2]O[3] + 6 HF ══ 2 BF[3] + 3 H[2]
- pro své akceptorické schopnosti se používá jako katalyzátor v organické syntéze

D) Oxidy

B[2]O[3] – oxid boritý - je stálý, nejběžnější oxid boru, bezbarvá sklovitá látka,
- v roztavené podobě rozpouští většinu oxidů kovů za vzniku barevných boritých skel
- s vodou za silného vývoje tepla poskytuje kyselinu orthoboritou
- příprava: opatrná dehydratace kyseliny orthoborité nebo spalování boru v kyslíku

E) Oxokyseliny a jejich soli

H[3]BO[3] – kyselina orthoboritá - tvoří perleťově bílé šupinkovité krystaly
- slabá kyselina (pKa = 9,25), nemá oxidační účinky
- příprava: působení kyseliny chlorovodíkové nebo sírové na roztok tetraboritanu sodného
- vodný roztok H[3]BO[3 ]neboli tzv. borová voda má antiseptické účinky, je využíván v očním
lékařství
- v krystalech jsou jednotlivé planární molekuly H[3]BO[3 ]uspořádány do vrstev vzájemně spojených
vodíkovými můstky
- rozpustná ve vodě, její rozpustnost roste se zvyšující se teplotou

Boritany - sloučeniny odpovídající svým stechiometrickým složením solím kyseliny ortho- i
metaborité, mohou být odvozeny i od dalších polyjaderných kyselin boritých
- základní jednotky jsou trigonálně planární skupiny BO[3] nebo tetraedrické BO[4
]- extrémně silná redukovadla je převedou na elementární bor nebo boridy
- významné deriváty boritanů jsou od nich odvozené peroxosloučeniny
- peroxoboritan sodný - Na[2]  . 6 H[2]O, ve vodném roztoku snadno uvolňuje peroxid vodíku, a proto
je často využíván jako bělící složka pracích prostředků
- borax – Na[2]B[4]O[5](OH)[4]. 8 H[2]O - významný boritan, jednoklonný křehký minerál bez barvy,
využívá se pro výrobu smaltovaných nádob a optických skel, k úpravě glazur na keramiku, při pájení
kovů

Praktické využití:

- krystalický bor – pro vysokou tvrdost - složka brusných směsí, přísada ocelí (zlepšuje jejich
kalitelnost)
- sklářský průmysl (boritá a další speciální skla)
- extrémně tvrdý karbid B[4]C, nitrid BN a suboxid B[6]O se používají jako brusiva a pro výrobu
obráběcích nástrojů
- kyselina boritá se jako konzervant E 284 používá ke konzervaci kaviáru a jako baktericidní
přísada do lubrikačních gelů
- fluorid boritý BF[3] se používá jako kyselý katalyzátor iontových polymerací alkenů, tavidlo
při pájení hořčíku, detektor neutronů a jako velmi silná Lewisova kyselina v organické chemii
- chlorid boritý BCl[3] a dichlorid boritý B[2]Cl[4] - organické syntézy