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Text File  |  1990-05-03  |  7.9 KB  |  150 lines
  1.  
  2.     Bor     Symbol = B              3. Hauptgruppe
  3.    -----
  4.             persisch: Burah = Borax  (nach Sir Humphray Davy)
  5.  
  6.             1808 stellten unabhängig voneinander H.Davy, L.J.Thenard und
  7.             J.L.Gay-Lussac Bor durch Elektrolyse der Borsäure dar.
  8.             1908 stellte Weintraub erstmals reines, kristallisiertes Bor dar.
  9.  
  10.     Kennzahlen:
  11.  
  12.        Dichte in g*cm hoch -3...........=  2,34
  13.        Protonenanzahl = Ordnungszahl....=  5
  14.        Neutronenanzahl..................=  6;5  
  15.        Elektronegativitätswert..........=  2,0          (wichtig !)
  16.        Standardpotential................=  ?
  17.        Oxidationszahlen.................=  +3
  18.        relative Atommasse...............=  10,81
  19.        Schmelztemperatur................=  2400°C
  20.        Siedetemperatur..................=  2550°C
  21.        Elektronenkonfiguration..........=  He (2s)2 (2p)1
  22.  
  23.   Eigenschaften:
  24.  
  25.    - Bor tritt in 6 Modifikationen mit kristallinen Struckturen auf.
  26.    - Bor hat am meißten Gemeinsamkeiten mit Silicium !!
  27.    - Es ist das einzige Nichtmetall innerhalb der Borgruppe.
  28.    - Einige Borverbindungen sind giftig (z.B. Borsäure und Diborane).
  29.    - Es steht an der 33.Stelle der Elementhäufigkeit.
  30.    - Das sehr harte Borcarbid wird in der Technik als Diamantersatz benutzt.
  31.    - Natriumperborat hydrolysiert bei ca. 90 C zu Wasserstoffperoxid, sodaß es
  32.      in Waschmitteln als Bleichmittel eingesetzt wird. (nur für Kochwäsche !)
  33.    - Die Verbindungen des Bors haben eher kovalente als metallische Bindungen,
  34.      wofür die geringe Atomgröße und die hohen Ionisierungsenergien verantwort-
  35.      lich gemacht werden.
  36.    - Die thermodynamisch stabilste Modifikation ist beta-rhomboedrisch, während
  37.      die Dichteste (alpha-rhomboedrisch) nur eine Raumausnutzung von 37% hat.
  38.    - Die Reaktivität des Bors hängt stark vom Reinheitsgrad ab!
  39.    - Die thermodynamische Instabilität der Borane rührt eher von den starken
  40.      Bindungen in elementarem Bor und Wasserstoff her, als von der Schwäche
  41.      der B-H-Bindung.    (-> ähnlich den Kohlenwasserstoffen!)
  42.    - Die Boride (z.B. TiB2) sind bei hohen Temperaturen chemisch reaktionsträge
  43.      und werden zum Bau von Hochtemperaturreaktoren verwendet.
  44.    - Das Borisotop(10) hat einen enorm großen Einfangsquerschnitt und zerfällt
  45.      in die nicht-radioaktiven Elemente Li und He! ((n,a) -> idealer Moderator!)
  46.    - Carbaborane sind Strukturen aus C- und B-Atomen, die an den Eckpunten
  47.      dreiwinkliger(?) Polyeder liegen. closo-Carbaborane sind die zahlreichsten
  48.      und stabilsten Carbaborane!
  49.      Beachte: Der Kohlenstoff neigt dazu, die Position der niedrigsten 
  50.               Koordinationszahl einzunehmen und sucht größtmöglichen Abstand
  51.               zu anderen C-Atomen.
  52.               -> das stabilste Isomere hat die größte Anzahl an B-C-Bindungen!
  53.      Vergleiche:    BH ~ B(-) ~ C   ;   BH2 ~ BH(-) ~ B*L ~ CH
  54.    - Metallcarbaborancluster haben die Me-Atome an der höchsten Koordination. 
  55.    - Bortriflourid dient als Friedel-Crafts-Katalysator für org. Synthesen.
  56.    - Boroxid B2O3 ist eine der schwerstkristallisierenden Verbindungen und die
  57.      meißten Modifikationen sind glasartig.
  58.  
  59.   Technische Herstellung:
  60.  
  61.    - unrein: Reduktion von Boroxid mit Magnesium bei 1000°-1400°C über Ta.
  62.    - Reine B12-Ikosaeder durch Hydrierung von Borchlorid.
  63.    - Thermische Zersetzung von Diboran oder Borjodid.
  64.  
  65.   Verbindungsklassen:
  66.  
  67.    - Metallboride als Einlagerungsverbindungen.
  68.    - Borhydride und ihre Derivate (z.B. Carbaborane, Boran-Metall-Komplexe).
  69.    - Bortrihalogenide und ihre Addukte.
  70.    - Sauerstoffverbindungen wie Polyborate, Borsilikate und Peroxoborate.
  71.    - Bororganische Verbindungen und B-N-Verbindungen.
  72.  
  73.   Interessante Strukturen:
  74.  
  75.    - B12-Ikosaeder (Struktur reinen Bors)
  76.    - basisches Berylliumnitrat (Be bildet über Nitrat verbrückte Tetraeder)
  77.    - Kristalline Borsäure hat eine spezielle Schichtstruktur.
  78.    - Berylliumboranat (verzweigte Bor-Beryllium-Ketten)
  79.    - Borhydrid B2H6:                        Borane:
  80.        (nido)              H   H   H               - closo     [ n   ]
  81.                             \ / \ /                - nido      [ n+1 ]
  82.                              B   B                 - arachno   [ n+2 ]
  83.                             / \ / \                - hypho     [ n+3 ]
  84.                            H   H   H               - conjuncto [ mixed ]
  85.                            
  86.    - Stabilisierung des Elektronensextets durch
  87.                
  88.                -  p(pi)-p(pi)-Bindung               z.B.  BF3
  89.                -  Donor-Aceptor-Wechselwirkung            BF4(-)
  90.                -  2Elektronen-3Zentrenbindung (2e3c)      B2H6
  91.  
  92.    - Borcarbid B13C2 ("B4C") hat neben den B12-Ikosaeder auch noch regelmäßig,
  93.      ebene Sechsringe, bestehenden aus 4 Bor und 2 C-Atomen, aufzuweißen.
  94.    - Viele schwere elektropositive Metalle (Sc;Y;La.;Ac.) bilden kfz MeB12-
  95.      Verbindungen, wobei es sich um kubooktaedrische B12-Cluster handelt !!!
  96.    - Verbindungen mit B-N-Bindungen sind isoelektronisch mit C-C-Bindungen,
  97.      sodaß es graphitähnliche Strukturn gibt, diese allerdings ohne Verschieb-
  98.      ung der Schichten.   (Da keine pi-Bindungsanteile vorhanden sind!) 
  99.    - Außerdem ist die Umkehrung der Polarität beim Übergang von B-H- zu C-H-
  100.      Bindungen von Bedeutung.
  101.    - Der Boranteil in den Strukturen von Boriden ist stets von trigonalen 
  102.      Prismen, bestehend aus den Metallanteilen, umgeben.
  103.    - Die exakte Bestimmung physikalischer Eigenschaften des Bors wird durch  
  104.      die komplizierten polymorphen Modifikationen und nicht zu entfernenden
  105.      Verunreinigungen stark behindert. (Nur Silikate sind komplexer !)
  106.    - Für Strukturvorschläge wurden die Wade'schen Regeln aufgestellt:
  107.                                        -----------------
  108.      closo-Borat-Anionen besitzen die allg. Formel B[n]H[n+2] (2-); die Bor-
  109.            Atome besetzen sämtliche n Ecken eines Polyeders, und die Strukturen
  110.            besitzen n+1 Bindungselektronenpaare im Gerüst.
  111.      nido-Borane haben die Formel B[n]H[n+4] mit n Boratomen eines n+1-eckigen
  112.            Polyeders und es gibt n+2 Bindungselektronenpaare.
  113.      arachno-Borane sind B[n]H[n+6] und haben n+2-eckige Polyeder mit n+3 Bep.
  114.      hypho-Borane sind B[n]H[n+8] und haben n+3-eckige Polyeder mit n+4 Bep.
  115.  
  116.   Schrägbeziehung im Periodensystem zu Silicium: 
  117.   ----------------------------------------------
  118.                       B                  Si                       Al
  119.  
  120.   - Ladung/Radius:   15                 10               |        6
  121.   - Hydride  :          Bilden eine Homologe Reihe       |  ( AlH3)x  polymer
  122.   - Chloride : leicht hydrolysierbar, flüssig u. monomer |    fest u. polymer 
  123.   - Oxide :        schwer kristallisierbar und acide     | amphotere Spinelle
  124.   - Hydroxide :        lösen sich nur in Basen           | in Basen u. Säuren
  125.   - Metallcharakter : hart, schlechtleitend und hoch-    | dehnbar, gutleitend
  126.                       schmelzende Halbmetalle            | u. niedrigschmelzend
  127.  
  128.   Nomenklatur der Borane:
  129.  
  130.    - Griechisches Präfix für die Anzahl der Bor-Atome
  131.    - nachgestellte arabische Zahl in Klammern für die H-Atome
  132.    - und in der Mitte lediglich das Wort Boran
  133.      z.B. Pentaboran(9)  =  B5H9
  134.  
  135.    - falls es sich um ein Anion handelt, verwendet man das Suffix -at,
  136.      stellt die Ladung in Klammern nach und gibt die Anzahl der H-Atome 
  137.      ebenfalls mit griechischem Suffix an.
  138.      z.B. Decahydro-closo-decaborat(2-)  =  B10H10(2-)
  139.  
  140.    - Außerdem gibt es die sog. styx-Zahl, eine vierstellige Codenummer für
  141.      Borane:
  142.  
  143.       s   Anzahl der B-H-B-Bindungen   (brauchen noch 2 Elektronen !)
  144.       t   Anzahl der BBB-Dreizentrenbindungen (brauchen 2 Elektronen ?)
  145.       y   Anzahl der BB-Zweizentrenbindungen (brauchen 2 Elektronen !)
  146.       x   Anzahl der BH2-Gruppen, wobei 1 Elektron zur Verfügung gestellt wird.
  147.  
  148.       Für closo-Verbindungen ist die MO-Methode wesentlich besser !
  149.  
  150.