В) Физические и химические свойства бора.

В настоящее время описаны два аллотропических видоизменения бора: аморфный бор (белый порошок без запаха и вкуса, плохо проводит тепло и электрический ток) и кристаллический бор – гранатово-красные кристаллы квадратной системы, хрупкие и твердые.

Пока точно не установлено, сколько аллотропных видоизменений образует бор.

Химические свойства:

Бор обладает и свойствами восстановителя, и свойствами окислителя, напоминая С и особенно кремний.

1) При нагревании 4B + 3 O₂ = 2 B₂O₃

2) Концентрированные H₂SO₄ и HNO₃ окисляют бор до борной кислоты:

B + 3 HNO₃ = H₃BO₃ + 3 NO₂↑

0 - 3ē +3

1 B⁰ + 3 H₂O → H₃BO₃ + 3 H⁺

+1 +1ē 0

NO₃^- + 2H⁺ → NO₂⁰ + H₂O⁰

B + 3 H₂O + 3 NO₃^- + 6 H⁺ → H₃BO₃ + 3 H⁺ + 3 NO₂ + 3 H₂O

3 1

4) При высокой температуре взаимодействует с металлами, водой, с крепкими растворами щелочей.

Выводы:

1.Бор и алюминий – элементы главной подгруппы третьей группы.

2.Внешние электронные оболочки содержат 3 электрона, из которых два спаренных s-электрона и один p-электрон.

3. При возбуждении один из s-электронов переходит в свободную p-ячейку, то есть на внешней оболочке электроны становятся неспаренными. Такое состояние отвечает валентности 3, а в соединениях проявляется степень окисления +3.

4.Бор в соединениях проявляет валентность, равную трем, или ковалентность, равную четырем.

5.Алюминий является металлом менее активным, чем стоящие левее магний и натрий. По свойствам напоминает бериллий.

6.В природе бор встречается в основном в виде борной кислоты H₃BO₃ и солей борных кислот (например, буры Na₂B₄O₇ * 10 H₂O).

7.Бор – микроэлемент, содержащийся в незначительных количествах в животных и растительных организмах.

Предполагают, что бор усиливает действие инсулина, тормозит окисление адреналина.

8.В настоящее время описаны два аллотропических видоизменения бора: аморфный бор и кристаллический бор

9.Бор обладает и свойствами восстановителя, и свойствами окислителя, напоминая С и особенно кремний.

10.Соединения бора: оксид;борные кислоты и их соли. Качественные реакции на борат-, тетраборат-ионы.

Оксид бора – B₂O₃ – стекловидная масса, растворяется в воде с образованием борной кислоты:

B₂O₃ + 3 H₂O → 2 H₃BO₃

Борная кислота – бесцветные, блестящие, слегка жирные на ощупь чешуйки или мелкий кристаллический порошок.

Растворима в холодной (1:25) и легко кипящей воде (1:4), растворима в спирте (1:25). Водные растворы имеют слабокислую реакцию.

Борная кислота относится к слабым кислотам, слабее угольной и сероводородной. При нагревании теряет воду:

4 HBO₂

H₃BO₃ → HBO₂ → H₂B₄O₇ → 2 B₂O₃

- H₂O - H₂O - H₂O

ортоборная метаборная тетраборная

кислоты: устойчивая малоустойчивая неустойчивая

соли: неустойчивые малоустойчивые устойчивые

Борная кислота реагирует со щелочами:

4 H₃BO₃ + 2 NaOH → Na₂B₄O₇ + 7 H₂O

тетраборат натрия

(бура)

Соли борных кислот называются боратами.

Тетраборат натрия. Бура.

Бесцветные, прозрачные, легко выветривающиеся кристаллы или белый, кристаллический порошок. Растворим в воде (1:25 в холодной и 2:1 в кипящей), глицерине, нерастворим в спирте.

Водные растворы имеют солоновато-щелочной вкус и щелочную реакцию (вследствие гидролиза).

Na₂B₄O₇ 2 Na⁺ + B₄O₇^2- слаб.

Na₂B₄O₇ NaOH (с.)

H₂B₄O₇ (сл.)

B₄O₇^2- + 7 HOH 4 H₃BO₃ + 2 OH^-, pH > 7

Na₂B₄O₇ + 7 HOH 4 H₃BO₃ + 2 NaOH

Бура используется для получения борной кислоты:

Na₂B₄O₇ + H₂SO₄ + 5 H₂O = 4 H₃BO₃ + Na₂SO₄

КАЧЕСТВЕННАЯ РЕАКЦИЯ НА БОРАТ-ИОН: образование борно-этилового эфира.

Техника выполнения: в выпарительную чашку поместить 0, 2 кристаллической борной кислоты, добавьте 2 мл этилового спирта и 1 мл концентрированной серной кислоты (катализатор и водоотнимающее средство), поджечь. Образовавшийся борно-этиловый эфир горит пламенем с зеленой каймой.

OH HO – C₂H₅ H₂SO₄ (к) O – C₂H₅

B – OH + HO – C₂H₅ B – O – C₂H₅ + 3 H₂O

OH HO – C₂H₅ O – C₂H₅

борно-этиловый эфир

(пламя с зеленой каймой)

Выводы:

1.Оксид бора – B₂O₃ – стекловидная масса, растворяется в воде с образованием борной кислоты.

2..Борная кислота относится к слабым кислотам, слабее угольной и сероводородной. При нагревании теряет воду.

3.Соли борных кислот называются боратами.

4..Водные растворы буры имеют солоновато-щелочной вкус и щелочную реакцию (вследствие гидролиза).

5.КАЧЕСТВЕННАЯ РЕАКЦИЯ НА БОРАТ-ИОН: образование борно-этилового эфира.

Это реакция взаимодействия борной кислоты или тетрабората натрия с этиловым спиртом в присутствии конц.серной кислоты.

Поджечь. Образовавшийся борно-этиловый эфир горит пламенем с зеленой каймой.

11.Применение соединений бора в медицине и народном хозяйстве.

а) Кислота борная – обладает антисептической активностью. При местном применении (в виде мази) оказывает также антипедикулезное действие.

Применяют кислоту борную у взрослых.

Назначают в виде 2 % водного раствора для промывания конъюнктивального мешка при конъюнктивитах; 3 % раствором пользуются для примочек при мокнущей экземе, дерматитах.

Спиртовыми растворами 0, 5 %, 1 %, 2 %, 3 % и 5 % используются в виде капель при остром и хроническом отите, а также для обработки пораженных участков кожи при пиодермии, экземе, опрелостях.

Раствор 10 % в глицерине применяют для смазывания пораженных участков кожи при опрелостях, а также кольпитах. Для лечения педикулеза применяют 5% борную мазь.

Применение борной кислоты противопоказано больным с нарушениями функции почек, кормящим матерям для обработки молочных желез, детям (в т.ч. новорожденным), беременным и лицам с индивидуальной непереносимостью. Не следует препараты борной кислоты наносить на обширные поверхности тела.

б) Натрия тетраборат. Применяют наружно как антисептическое средство у взрослых для полосканий, смазывания кожи (при опрелостях, пролежнях), спринцеваний. Имеется также раствор натрия тетрабората 20 % в глицерине.

в) Таблетки «Бикарминт» (натрия тетраборат и натрия гидрокарбонат по 0, 4, натрия хлорид 0, 2, ментол 0, 002, масло мятное 0, 004).

Применяют как антисептическое и противовоспалительное средство для полосканий, промываний, ингаляций при воспалительных заболеваниях верхних дыхательных путей.

г) Линимент борно-цинковый (H₃BO₃ + ZnO + масло подсолнечное). Применяют наружно как антисептическое и подсушивающее.

д) Паста борно-цинко-нафталанная (H₃BO₃ + ZnO + крахмал + мазь нафталанная).

е) Применяется в качестве местного антисептического и обезболивающего средства (при невралгиях, миозитах) раствор, содержащий кислоты борной 3 г, новокаина 2 г, спирта этилового 70 % до 100 мл.

ж) «Бороментол» - мазь состава: ментола 0, 5 части, борной кислоты 5 частей, вазелина 94, 5 части.

Применяют как антисептическое и болеутоляющее средство для смазывания кожи при зуде, невралгии, а также для смазывания слизистой оболочки носа при ринитах.

Выводы:

а) Кислота борная – обладает антисептической активностью.

б) Натрия тетраборат. Применяют наружно как антисептическое средство .

в) Таблетки «Бикарминт» (натрия тетраборат и натрия гидрокарбонат по 0, 4, натрия хлорид 0, 2, ментол 0, 002, масло мятное 0, 004).

Применяют как антисептическое и противовоспалительное средство.

г) Линимент борно-цинковый (H₃BO₃ + ZnO + масло подсолнечное). Применяют наружно как антисептическое и подсушивающее.

д) «Бороментол» - мазь. Применяют как антисептическое и болеутоляющее средство

12.Характеристика алюминия, исходя из его положения в ПСХЭ им. Д.И. Менделеева,с точки зрения теории строения атома,степени окисления.   Бор и алюминий – элементы главной подгруппы третьей группы. Их электронная конфигурация: бора: 1s22s22p1 алюминия: 1s22s22p63s23p1   Внешние электронные оболочки содержат 3 электрона, из которых два спаренных s-электрона и один p-электрон. Следовательно, в нормальном, невозбужденном состоянии должны проявлять валентность 1, что соответствует степени окисления в соединениях +1. Но, соединения, где бор и алюминий проявляют степень окисления +1 неустойчивы. При возбуждении один из s-электронов переходит в свободную p-ячейку, то есть на внешней оболочке электроны становятся неспаренными. Такое состояние отвечает валентности 3, а в соединениях проявляется степень окисления +3.   Алюминий.   При движении вдоль периода от натрия к магнию и затем к алюминию заряд ядра растет, а радиус атома уменьшается. В соответствии с этим увеличивается энергия ионизации и уменьшается металличность элементов. Поэтому алюминий является металлом менее активным, чем стоящие левее магний и натрий. По свойствам напоминает бериллий.   Выводы:

1.Бор и алюминий – элементы главной подгруппы третьей группы. 2.Их электронная конфигурация: бора: 1s22s22p1 алюминия: 1s22s22p63s23p1   3.При возбуждении один из s-электронов переходит в свободную p-ячейку, то есть на внешней оболочке электроны становятся неспаренными. Такое состояние отвечает валентности 3, а в соединениях проявляется степень окисления +3.   4.Алюминий является металлом менее активным, чем стоящие левее магний и натрий. По свойствам напоминает бериллий.

13.Алюминий: распространение в природе, биологическая роль, получение, физические и химические свойства.

В природе алюминий встречается только в виде соединений и по распространенности в земной коре занимает 1-ое место среди металлов и 3-ье среди всех элементов (после кислорода и кремния). Общее содержание алюминия в земной коре составляет около 9 % по массе.

Важнейшие природные соединения алюминия:

а) Алюмосиликаты – соли, образованные оксидами алюминия, кремния, щелочных и щелочно-земельных металлов. Они и составляют основную массу земной коры. Продукты их выветривания – глина и полевые шпаты.

б) Боксит – горная порода, из которой получают алюминий. Она содержит оксид алюминия Al₂O₃.

в) Корунд – минерал состава Al₂O₃, обладает очень высокой твердостью, поэтому его мелкозернистая разновидность, содержащая большое количество примесей, - наждак, применяется как абразивный (шлифовочный) материал.

г) Эту же формулу имеет и другое природное соединение – глинозем.

д) Хорошо известны прозрачные кристаллы корунда: красные рубины, синие – сапфиры, которые используют как драгоценные камни.