бораты неорганические
БОРАТЫ НЕОРГАНИЧЕСКИЕ (оксобораты)
соли борных кислот: метаборной HBO2, ортоборной H3BO3 и не выделенных в своб. состоянии полиборных H3m-2nВmO3m-n. По числу атомов бора в молекуле делятся на моно-, ди-, тетра-, гексабораты и т. д. Бораты (Б.) называют также по образующим их кислотам и по числу молей В2O3, приходящемуся на 1 моль основного оксида. Так, разл. метабораты м. б. названы моноборатами, если содержат анион В(OH)4 или цепочечный анион {BO2}nn−, диборатами — если _содержат цепочечный сдвоенный анион {В2O3(OH)2}n2n−, триборатами — если содержат кольцевой анион (В3O)63−.
Структуры Б. включают борокислородные группировки — "блоки", содержащие от 1 до 6, а иногда и 9 атомов В, напр.:
Координационное число атомов В 3 (борокислородные треугольные группировки) или 4 (тетраэдрич. группировки). Борокислородные группировки — основа не только островных, но и более сложных структур — цепочечных, слоистых и каркасных полимеризованных. Последние образуются в результате отщепления воды в молекулах гидратированных Б. и возникновения мостиковых связей через атомы О; процесс иногда сопровождается разрывом связей В—О внутри полианионов. Полианионы могут присоединять боковые группы — борокислородные тетраэдры или треугольники, их димеры или посторонние анионы.
Аммоний, щелочные, а также и другие металлы в степени окисления + 1 образуют чаще всего гидратированные и безводные метабораты типа МBO2, тетрабораты М2В4O7, пентабораты МВ5О8, а также декабораты М4В10О17*nH2O. Щел.-зем. и др. металлы в степени окисления +2 дают обычно гидратированные метабораты, трибораты М2В6ОП и гексабораты МВ6О10, а также безводные мета-, орто- и тетрабораты. Для металлов в степени окисления + 3 характерны гидратированные и безводные ортобораты МBO3. Известно большое число смешанных Б., напр. октабораты М2IМIIВ8О11*nH2O, а также Б. с включением др. анионов — гетерополибораты, из которых наиб. важны соед. типа борацита М3II(В7O13)Х (Х — галоген, OH, NO2− и др.).
Б. — бесцв. аморфные вещества или кристаллы (в осн. с низкосимметричной структурой — моноклинной или ромбической). Для безводных Б. температуры плавления находятся в интервале от 500 до 2000 °C; наиб. высокоплавки метабораты щелочных и орто- и метабораты щел.-зем. металлов (см. табл.). Большинство Б. при охлаждении их расплавов легко образует стекла. Твердость гидратированных Б. по шкале Мооса 2–5, безводных — до 9.
СВОЙСТВА НЕОРГАНИЧЕСКИХ БОРАТОВ
Гидратированные монобораты теряют кристаллизационную воду до ~180 °C, полибораты — при 300–500 °C; отщепление воды за счет групп OH, координированных вокруг атомов В, происходит до ~750 °C. При полном обезвоживании образуются аморфные вещества, которые при 500–800 °C в большинстве случаев претерпевают "боратовую перегруппировку" — кристаллизацию, сопровождающуюся (для полиборатов) частичным разложением с выделением В2O3.
Б. щелочных металлов, аммония и Т1(1) раств. в воде (особенно мета- и пентабораты), в водных растворах гидролизуются (растворы имеют щелочную реакцию). Большинство Б. легко разлагается кислотами, в некоторых случаях — при действии CO2 и SO2. Бораты щел.-зем. и тяжелых металлов взаимод. с растворами щелочей, карбонатов и гидрокарбонатов щелочных металлов. Безводные Б. химически более стойки, чем гидратированные. С некоторыми спиртами, в частности с глицерином, Б. образуют растворимые в воде комплексы. При действии сильных окислителей, в частности H2O2, или при электрохим. окислении Б. превращаются в пероксобораты.
Известно ок. 100 природных Б., являющихся в осн. солями Na, Mg, Ca, Fe; важнейшие из них приведены в таблице.
Гидратированные Б. получают: нейтрализацией H3BO3 оксидами, гидроксидами или карбонатами металлов; обменными реакциями Б. щелочных металлов, чаще всего Na, с солями др. металлов; реакцией взаимного превращения малорастворимых Б. с водными растворами Б. щелочных металлов; гидротермальными процессами с использованием галогенидов щелочных металлов в качестве минерализующих добавок. Безводные Б. получают сплавлением или спеканием В2O3 с оксидами или карбонатами металлов или обезвоживанием гидратов; монокристаллы выращивают в растворах Б. в расплавл. оксидах, напр. Bi2O3.
Б. используют: для получения др. соед. В; как компоненты шихты при производстве стекол, глазурей, эмалей, керамики; для огнестойких покрытий и пропиток; как компоненты флюсов для рафинирования, сварки и пайки металлов; в качестве пигментов и наполнителей лакокрасочных материалов; как протравы при крашении, ингибиторы коррозии, компоненты электролитов, люминофоров и др. Наиб. применение находят бура (см. натрия бораты) и кальция бораты.
• см. также борные руды
Б. малотоксичны. ПДК в питьевой воде 1 мг/л в пересчете на В2O3 (по данным США).
Лит.: Изучение высокотемпературных боратов, М., 1970; Годе Г. К., Синтезы боратов, ч. 1–2, Рига, 1971–72; Горбов А. Ф., Геохимия бора, Л., 1976; Бораты и боратные системы, Рига, 1978; Исследование синтетических боратов, Рига, 1981; Леонюк Н.И., Леонюк Л.И., Криста.похимия безводных боратов, М., 1983; Heller G, "Fortschritte chemischen Forschungen", 1970, Bd 15, H. 2, S. 206–80; Christ С L, Clark J. R., "Physics and Chemistry of Minerals", 1977, v. 2, N 1–2, p. 59–87.
П. И. Федоров
