Бо̀роводоро́ды (также бора́ны, гидри́ды бо́ра[1]) — химические соединения бора с водородом. Отличаются высокой химической активностью и чрезвычайно большой теплотой сгорания. Представляют интерес как ракетное топливо. В органическом синтезе находит применение реакция присоединения борана и некоторых алкилборанов к двойной связи алкенов с вовлечением полученных соединений в дальнейшие превращения.
Известны бораны с числом атомов бора от 2 до 20. В свободном виде BH3 нестабилен, но известен в виде некоторых комплексных соединений[1].
Бороводороды являются недостаточно устойчивыми термодинамически соединениями бора и водорода и в связи с этим синтезируются обычно косвенными методами.
На сегодняшний день одним из основных способов получения бороводородов является так называемый «магниевый метод» или «Способ Стока», то есть получение борида магния и последующее разложение последнего соляной кислотой. Полученные бораны (бороводороды) подвергают вакуумной разгонке, очистке и накапливают разделённые отдельные бороводороды в соответствующих условиях для сохранения и дальнейшего использования.
Другим важным промышленным способом получения бороводородов является способ, предложенный впервые Шлезингером и Бургом. Способ заключается в реакции трёххлористого бора с водородом в вольтовой дуге высокого напряжения. Полученный в нём гидрохлороборан подвергают диспропорционированию при охлаждении до комнатной температуры, после чего разделяют диборан и трёххлористый бор. Выход диборана приближается к 55 % вес. В дальнейшем Шлезингер и Браун предложили новый способ эффективного получения бороводородов путём реакции обмена между тетрагидридоборатом натрия (Na[BH4]) и трёхфтористым бором.
Все высшие бораны получают исключительно путём термического крекинга диборана.
Формула | Температура плавления, °С | Температура кипения, °С | Плотность, г/см³ | Теплота обр.,298,15 К, ккал/моль | Термостабильность | Реакция с воздухом | Реакция с Н2О |
---|---|---|---|---|---|---|---|
В2Н6 | −165,5 °C | −92,5 °C | тв.0,577−183, ж.0,447−112 | +9,8(газ) | Стаб. при 25 °C | Самовоспл. | Мгновенно гидролизуется |
В4Н10 | −120,0 °C | +18 °C | ж.0,56−36 | +7,53(газ) | Разл. при 25 °C | Самовоспл. в прис. воды | Гидролизуется 24 ч |
В5Н12 | −46,81 °C | +62 °C | ж.0,610 | +10,240(жидк) +17,5(газ) | Стаб. при 25 °C | Самовоспл. | Гидролизуется при нагревании |
В5Н11 | −123 °C | +63 °C | +22,2(газ) | Медл. разл. при 150 °C | Самовоспл. | Гидролизуется быстро | |
В6Н10 | −62,3 °C | 110 °C | ж.0,69о | +19,6(газ) | Разл. при 25 °C | Стабилен | Гидролизуется при нагревании |
В6Н12 | −90 °C | °С | Разл. при 25 °C | Стабилен | Гидролизуется при нагревании | ||
В9Н15 | +2,6 °C | °С | Разл. при 25 °C | Стабилен | Гидролизуется при нагревании | ||
В10Н14 | +98,78 °C | +219 °C | тв.0,9425, ж.0,78100 | −6,9(тв.) −1,7(ж.) +11,3(газ.) | Стаб. при 150 °C | Очень стабилен | Медленно гидролизуется |
Наиболее удобен для синтеза и применения пентаборан(9) (B5H9). Остальные бороводороды интенсивно изучаются, но их применение в настоящее время ограничено. Видами топлива, производными от бора, являются пропилпентаборан (US: BEF-2) и этилпентаборан (US: BEF-3)[2]. Диборан, декаборан и их производные также исследовались на предмет перспективности использования.
Возможно применение борогидридов NaBH4 и KBH4 в топливных элементах. Это дает несколько преимуществ[3]:
Однако несмотря на все эти преимущества, топливные элементы на основе борогидридов пока не получили широкого распространения. Причина состоит в высокой стоимости производимой электроэнергии, которая суммируется из стоимости каталитических систем (дорогостоящие Pt-содержащие катализаторы), ионообменных мембран и самого боргидридного топлива.
Бороводороды — чрезвычайно ядовитые вещества, имеющие помимо общетоксической составляющей также особое, но довольно сильно выраженное нервнопаралитическое воздействие на человека и животных. Диборан обладает удушающим действием, подобно фосгену. Пентабораны и декабораны действуют на центральную нервную систему, почки и печень. Предельно допустимая концентрация в воздухе (США): диборан — 0,1 мг/м3; пентаборан(9) и пентаборан(11) — 0,01 мг/м3; декаборан(16) — 0,03 мг/м3.
Как огнеопасные вещества, бороводороды представляют собой в основном вещества с наивысшей категорией огнеопасности: они способны к самовоспламенению не только на воздухе, но и при контактах с водой и рядом галогенопроизводных углеводородов. При горении их на воздухе развиваются высокие температуры.
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .