Borate - Borate

Buni chalkashtirib yubormaslik kerak Borat.

Borates bor bor -kislorod hosil qiluvchi birikmalar bor oksianionlar. Bu bo'lishi mumkin trigonal yoki tetraedral tuzilishga ko'ra yoki erkinroq, har qanday tavsifdagi borat anionlarini o'z ichiga olgan kimyoviy aralashmalardan iborat bo'lishi mumkin. Bor elementi tabiatda ko'pincha boratlar kabi uchraydi, masalan borat minerallari va borosilikatlar.

Tuzilmalar

Boratlar tarkibiga kiradi trigonal planar BO3 yoki tetraedral BO4 umumiy kislorod atomlari orqali birlashtirilgan strukturaviy birliklar[1] va tuzilishga ko'ra tsiklik yoki chiziqli bo'lishi mumkin.

Tarkibi bor kislotasi, tasviriy trigonal planar molekulyar geometriya

Eng sodda borat anioni, ortoborat (3−) ioni, [BO3]3−, qattiq holatda, masalan, Ca da ma'lum3(BO.)3)2,[2] u erda deyarli trigonal planar tuzilmani qabul qiladi. Bu ning analogidir karbonat anion [CO3]2−, u bilan izoelektronik. Oddiy bog'lanish nazariyalari trigonal planar tuzilishga ishora qiladi. Xususida valentlik aloqalari nazariyasi, bog'lanishlar sp yordamida hosil bo'ladi2 gibrid orbitallar bor bo'yicha. Orborat deb ataladigan ba'zi birikmalarda trigonal planar ion bo'lishi shart emas, masalan, gadolinium orthoborate GdBO3 tarkibida polyborat bor [B3O9]9− ioni, yuqori haroratli shakl esa planar [BO3]3−.[3]

Borik kislotasi

Tetrahidroksiborat anionning tuzilishi.

Barcha boratlarni hosilalari deb hisoblash mumkin bor kislotasi, B (OH)3. Bor kislotasi zaif proton donoridir (pKa ~ 9 ) ma'nosida Brnsted kislotasi, lekin a Lyuis kislotasi, ya'ni u qabul qilishi mumkin elektron jufti. Suvda u a ning elektron juftligini qabul qilib, Lyuis kislotasi kabi o'zini tutadi gidroksil ioni suv tomonidan ishlab chiqarilgan avtoprotoliz.

B (OH)3 OH bilan reaktsiyasi tufayli kislotali bo'ladi− dan suv, shakllantirish tetrahidroksiborat kompleks [B (OH)4]− va suv qoldirgan tegishli protonni chiqarib yuborish avtoprotoliz:[4]

B (OH)3 + 2 H2O ⇌ [B (OH)4]− + [H3O]+ (p.)Ka = 8.98)[5]

Huzurida cis -vikinal diollar, kabi mannitol, sorbitol, glyukoza va glitserol, bor kislotasi eritmasining kislotaligi oshadi va pKa etarlicha mannitol qo'shilsa, taxminan 4 ga tushirilishi mumkin.[6]

Turli xil bilan mannitol konsentrasiyalari, pK ning B (OH)3 kattalikning 5 buyrug'iga (9 dan 4 gacha) uzayadi.[7] Greenwood and Earnshawn (1997)[8] pK qiymati 5.15 ga qarang, pK qiymati 3.80 Vogel kitobida ham qayd etilgan.[9]

Kompleksning shakllanishi (aniqrog'i, aslida an Ester ) bitta B (OH) orasida3 molekula va ikkita mannitol (S6H14O6) molekulalar (ba'zida mannitoborat, mannitoborat kislotasining birikkan asosi, pKa = 3.80), uchta suv molekulasini va bitta protonni suvga quyidagicha ajratadi:

(mannitoborik kislota)bor kislotasiB (OH)3 + 2 mannitolC6H14O6 ⇌ mannitoborat kompleksi[B (C)6H8O2(OH)4)2]− + 3 H2O + H+
(p.)Ka mannitol kontsentratsiyasiga qarab 4 dan 9 gacha)

Murakkablashuv / esterifikatsiya reaktsiyasidan so'ng olingan eritma - protonning chiqarilishini o'z ichiga oladi, mannitoborik kislota qadimgi nomi - keyinchalik NaOH sifatida kuchli asos bilan titrlanadigan kislota. Keyin ekvivalentlik nuqtasini suvli eritmada mavjud bo'lgan borat tarkibini tahlil qilish uchun potentsiometrik titrlash orqali avtomatlashtirilgan titrlovchi yordamida aniqlash mumkin. Ushbu usul ko'pincha birlamchi zanjir suvidagi bor miqdorini aniqlash uchun ishlatiladi engil suvli reaktor, unda borik kislotasi a sifatida qo'shiladi neytron moderatori yadroning reaktivligini boshqarish uchun.

Polimer ionlari

Tetraborat (boraks) ion tuzilishi: pushti, bor; qizil, kislorod; oq, vodorod. Ushbu tetramerik bor tuzilishi bitta umumiy kislorod atomini taqsimlaydigan va boshqa oksigenlar tomonidan trigonal konfiguratsiyada bo'lgan boshqa ikkita bor atomiga bog'langan tetraedral konfiguratsiyadagi ikkita bor atomini o'z ichiga oladi. Uch tsikl ham ko'rinadi: ikkitasi 3 bor atomli va bittasi 4 bor atomli.

Borik kislotasi neytral pHda kondensatlanish reaktsiyasiga kirib, polimer hosil bo'ladi oksianionlar. Mashhur poliborat anionlarga triborat (1−), tetraborat (2−) va pentaborat (1−) anionlar kiradi. Tetraborat (2−) hosil bo'lishi uchun kondensatsiya reaktsiyasi quyidagicha:

2 B (OH)3 + 2 [B (OH)4]− ⇌ [B4O5(OH)4]2− + 5 H2O

Tetraborat anion (tetramer ) birlashtirilgan bisiklik tuzilishda nosimmetrik tarzda yig'ilgan ikkita tetraedral va ikkita trigonal bor atomlarini o'z ichiga oladi. Ikki tetraedral bor atomlari umumiy kislorod atomi bilan bog'langan va ularning har biri qo'shimcha OH tomonidan kelib chiqadigan salbiy zaryadga ega.− ularga lateral ravishda biriktirilgan guruhlar. Ushbu murakkab molekulyar anion uchta halqani ham namoyish etadi: ikkita birlashtirilgan buzilgan olti burchakli (boroksol) halqa va bitta buzilgan sakkizburchak halqa. Har bir halqa muqobil bor va kislorod atomlaridan iborat. Boroksol halqalari poliborat ionlarida juda keng tarqalgan strukturaviy motifdir.

Tetraborat anioni mineral tarkibida uchraydi boraks (natriy tetraborat oktahidrat), Na formulasi bilan2[B4O5(OH)4] · 8H2O. Boraks kimyoviy formulasi, odatda, Na sifatida ixchamroq yozuvda yoziladi2B4O7· 10H2O. Natriy boratni yuqori tozaligida olish mumkin va shuning uchun uni tayyorlash uchun ham foydalanish mumkin standart echim titrimetrik tahlilda.[10]

Bir qator metall boratlar ma'lum. Ular bor kislotasi yoki bor oksidlarini metall oksidlari bilan davolash orqali ishlab chiqariladi. Keyingi misollarga quyidagilar kiradi[1] chiziqli zanjirlar 2, 3 yoki 4 trigonal BO3 har biri bittadan kislorod atomini qo'shni birlik (lar) bilan bo'lishadigan tarkibiy birliklar:

  • diborli [B2O5]4−, Mg da topilgan2B2O5 (suanit ),
  • jabrlangan [B3O7]5−, CaAlB da topilgan3O7 (yoxidolit ),
  • tetraborat [B4O9]6−, Li topilgan6B4O9.

Metaboratlar, masalan LiBO2, trigonal BO zanjirlarini o'z ichiga oladi3 har biri ikkita kislorod atomini qo'shni birliklar bilan bo'lishadigan tizimli birliklar NaBO2 va KBO2 o'z ichiga oladi [B3O6]2− ion.[11]

Borosilikatlar

Borosilikat shishasi, shuningdek, nomi bilan tanilgan pireks, deb qarash mumkin silikat unda ba'zi [SiO4]4− birliklar o'rniga [BO4]5− Si (IV) va B (III) valentlik holatlaridagi farqni qoplash uchun qo'shimcha kationlar bilan birgalikda markazlar. Ushbu almashtirish nomukammallikka olib kelganligi sababli, material sekin kristallanib, pastligi bilan stakan hosil qiladi issiqlik kengayish koeffitsienti, shunday qilib qizdirilganda yorilishga chidamli, farqli o'laroq sodali stakan.

Mineral moddalar va ulardan foydalanish

Boraks kristallari

Odatdagi borat tuzlariga kiradi natriy metaborat (NaBO2) va boraks. Boraks suvda eriydi, shuning uchun mineral konlar faqat juda kam yog'ingarchilik bo'lgan joylarda paydo bo'ladi. Keng ko'lamli konlar topilgan O'lim vodiysi va jo'natildi yigirma xachir jamoalari 1883 yildan 1889 yilgacha. 1925 yilda konlar topilgan Bor, Kaliforniya ning chetida Mojave sahrosi. The Atakama sahrosi yilda Chili shuningdek, qazib olinadigan borat konsentratsiyasini o'z ichiga oladi.

Lityum metaborat, lityum tetraborat yoki har ikkalasining aralashmasi, turli xil namunalarni tahlil qilish uchun borat termoyadroviy namunasini tayyorlashda ishlatilishi mumkin. XRF, AAS, ICP-OES va ICP-MS. Boratlangan termoyadroviy va energetik dispersiv rentgen lyuminestsentsiya spektrometriyasi qutblangan qo'zg'alish bilan ishlatilgan, ifloslangan tuproqlarni tahlil qilishda.[12]

Natriy oktaborat tetrahidrat (odatda qisqartirilgan DOT) a sifatida ishlatiladi yog'ochni saqlovchi yoki fungitsid. Sink borat sifatida ishlatiladi olovni ushlab turuvchi.

Borat esterlari

Borat esterlari bor organik birikmalar, ular bor kislotasining spirtlar bilan stokiyometrik kondensatsiya reaktsiyasi tomonidan qulay tarzda tayyorlanadi.

Yupqa filmlar

Metall borat nozik plyonkalari turli xil usullar bilan, shu jumladan suyuq faza bilan o'stirildi epitaksi (masalan, FeBO3,[13] β ‐ BaB2O4[14]), elektron nurlarining bug'lanishi (masalan, CrBO3,[15] β ‐ BaB2O4[16]), impulsli lazer birikmasi (masalan, BaB2O4,[17] Eu (BO.)2)3[18]) va atom qatlamini cho'ktirish (ALD). ALD o'sishi yordamida erishildi kashshoflar dan tashkil topgan tris (pirazolil) borat ligand va kabi ozon yoki suv oksidlovchi depozit uchun CaB2O4,[19] SrB2O4,[20] BaB2O4,[21] Mn3(BO.)3)2,[22] va CoB2O4[22] filmlar.

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ a b Wiberg E. va Holleman A.F. (2001) Anorganik kimyo, Elsevier ISBN  0-12-352651-5
  2. ^ Vegas, A. (1985). "Ca ning yangi tavsifi3(BO.)3)2 tuzilishi ". Acta Crystallographica S bo'limi. 41 (11): 1689–1690. doi:10.1107 / S0108270185009052. ISSN  0108-2701.
  3. ^ Ren, M .; Lin, J. X .; Dong, Y .; Yang, L. Q .; Su, M. Z .; Siz, L. P. (1999). "GdBO ning tuzilishi va fazaviy o'tishi3". Materiallar kimyosi. 11 (6): 1576–1580. doi:10.1021 / cm990022o. ISSN  0897-4756.
  4. ^ Atkins; va boshq. (2010). Anorganik kimyo (5-nashr). Oksford universiteti matbuoti. p. 334. ISBN  9780199236176.
  5. ^ Ingri N. (1962) Acta Chem. Skandal., 16, 439.
  6. ^ Menxem, J .; Denni, R. C .; Barns, J. D .; Tomas, M. J. K. (2000), Vogelning miqdoriy kimyoviy tahlili (6-nashr), Nyu-York: Prentice Hall, p. 357, ISBN  0-582-22628-7.
  7. ^ NIST Maxsus nashr. AQSh hukumatining bosmaxonasi. 1969 yil.
  8. ^ Grinvud, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Elementlar kimyosi (2-nashr). Butterworth-Heinemann. ISBN  978-0-08-037941-8.
  9. ^ Menxem, J .; Denni, R. C .; Barns, J. D .; Tomas, M. J. K. (2000), Vogelning miqdoriy kimyoviy tahlili (6-nashr), Nyu-York: Prentice Hall, p. 357, ISBN  0-582-22628-7.
  10. ^ Menxem, J .; Denni, R. C .; Barns, J. D .; Tomas, M. J. K. (2000), Vogelning miqdoriy kimyoviy tahlili (6-nashr), Nyu-York: Prentice Hall, p. 316, ISBN  0-582-22628-7.
  11. ^ Grinvud, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Elementlar kimyosi (2-nashr). Butterworth-Heinemann. p. 205. ISBN  978-0-08-037941-8.
  12. ^ Xettipatirana, Terrance D. (2004). "Bir vaqtning o'zida million darajadagi Cr, As, Cd va Pb qismlarini va past darajadagi ifloslangan tuproqdagi asosiy elementlarni borat sintezi va energiya dispersiv rentgen lyuminestsentsiya spektrometriyasi yordamida qutblangan qo'zg'alish yordamida aniqlash". Spectrochimica Acta B qismi: Atomik spektroskopiya. 59 (2): 223–229. Bibcode:2004AcSpe..59..223H. doi:10.1016 / j.sab.2003.12.013.
  13. ^ Yagupov, S .; Strugatskiy, M.; Seleznyova, K .; Mogilenec, Yu .; Milyukova, E .; Maksimova, E .; Nauxatskiy, I .; Drovosekov, A .; Kreines, N. (noyabr 2016). "Temir borat filmlari: sintez va tavsif" (PDF). Magnetizm va magnit materiallar jurnali. 417: 338–343. Bibcode:2016JMMM..417..338Y. doi:10.1016 / j.jmmm.2016.05.098.
  14. ^ Lyu, Junfang; U, Xiaoming; Xia, Changtai; Chjou, Gotsin; Chjou, Shengming; Xu, iyun; Yao, Vu; Qian, Liejia (2006 yil iyul). "Sr-da kristalli beta-bor boratli ingichka plyonkalarni tayyorlash2+- suyuq fazali epitaksi bilan biriktirilgan alfa bariy borat substratlari ". Yupqa qattiq filmlar. 510 (1–2): 251–254. Bibcode:2006TSF ... 510..251L. doi:10.1016 / j.tsf.2005.12.205.
  15. ^ Jha, Menaka; Kshirsagar, Sachin D .; Ganashyam Krishna, M.; Ganguli, Ashok K. (iyun 2011). "Xrom boratli ingichka plyonkalarning o'sishi va optik xususiyatlari". Qattiq davlat fanlari. 13 (6): 1334–1338. Bibcode:2011SSSci..13.1334J. doi:10.1016 / j.solidstatescience.2011.04.002.
  16. ^ Maia, L. J. Q .; Feitosa, C. A. C.; De Visente, F. S.; Mastelaro, V. R.; Li, M. Siu; Hernandes, A. C. (sentyabr 2004). "Beton bariyli boratli elektron plyonkalarning strukturaviy va optik xarakteristikasi, bug'lanish natijasida elektron nurlari". Vakuum fanlari va texnologiyalari jurnali A: Vakuum, yuzalar va filmlar. 22 (5): 2163–2167. Bibcode:2004 yil JVST ... 22.2163M. doi:10.1116/1.1778409. ISSN  0734-2101.
  17. ^ Xiao, R. F.; Ng, L. C .; Ha.; Vong, G. K. L. (1995-07-17). "Kristalli beta bariy borat (β ‐ BaB) tayyorlash2O4) impulsli lazer birikmasi bilan yupqa plyonkalar ". Amaliy fizika xatlari. 67 (3): 305–307. Bibcode:1995ApPhL..67..305X. doi:10.1063/1.115426. ISSN  0003-6951.
  18. ^ Aleksandrovskiy, A. S .; Krilov, A. S.; Potseluyko, A. M.; Seredkin, V. A .; Zaytsev, A. I .; Zamkov, A. V. (2006-02-09). Konov, Vitaliy I.; Panchenko, Vladislav Y.; Sugioka, Koji; Veiko, Vadim P. (tahrir). "Evropium borat shisha plyonkalarini lazer bilan cho'ktirish va ularning optik va magneto-optik xususiyatlari". Foto-optik asboblar muhandislari jamiyati (Spie) konferentsiyalar seriyasi. 6161: 61610A – 61610A – 7. Bibcode:2006 SPIE.6161E..0AA. doi:10.1117/12.675020.
  19. ^ Sali, Mark J.; Munnik, Frans; Qish, Charlz H. (2010). "Bis (tris (pirazolil) borat) kaltsiyni yuqori darajada termal barqaror bor va kaltsiy manbai sifatida ishlatadigan CaB2O4 plyonkalarining atomik qatlami cho'kmasi". Materiallar kimyosi jurnali. 20 (44): 9995. doi:10.1039 / c0jm02280b. ISSN  0959-9428.
  20. ^ Sali, Mark J.; Munnik, Frans; Winter, Charles H. (iyun 2011). "SrB ning atom qatlami birikmasi2O4 Termal barqaror prekursordan foydalaniladigan filmlar Bis (tris (pirazolil) borat) stronsiyum ". Bug 'kimyoviy birikmasi. 17 (4–6): 128–134. doi:10.1002 / cvde.201006890.
  21. ^ Sali, Mark J.; Munnik, Frans; Berd, Ronald J .; Qish, Charlz H. (2009-08-25). "BaB ning atom qatlami qatlamining o'sishi2O4 Borat asosidagi prekursordan (termal jihatdan barqaror) tris (pirazolil) dan yupqa plyonkalar. Materiallar kimyosi. 21 (16): 3742–3744. doi:10.1021 / cm902030d. ISSN  0897-4756.
  22. ^ a b Klesko, Jozef P.; Bellou, Jeyms A .; Sali, Mark J.; Qish, Charlz X.; Julin, Yaakko; Sajavaara, Timo (2016 yil sentyabr). "Marganets bis (tris (pirazolil) borat) va ozondan marganetsli borat plyonkalarining atomik qatlami yotqizilishida stoxiometriyani g'ayritabiiy boshqarish". Vakuum fanlari va texnologiyalari jurnali A: Vakuum, yuzalar va filmlar. 34 (5): 051515. Bibcode:2016 yil JVSTA..34e1515K. doi:10.1116/1.4961385. ISSN  0734-2101.

Tashqi havolalar