Борогидриды

Борогидриды (боранаты, тетрагидридобораты, тетрагидробораты) — неорганические комплексные соединения, содержащие группу борогидридную [BH₄]^-, бесцветные кристаллические вещества, растворимые в воде, жидком аммиаке, аминах.

Свойства

Борогидридная группа [BH₄]^- имеет тетраэдрическую пространственную конфигурацию, а связи B-H имеют одинаковую длину 0,12-0,13 нм. Связь между борогидридной группой и ионом металла может быть ионной (для щелочных и щелочноземельных металлов) или ковалентной (для бериллия, алюминия и переходных металлов).

Ионные борогидриды

Борогидриды с ионной связью представляют собой бесцветные гигроскопичные кристаллические вещества, растворимые в воде, жидком аммиаке и ряде полярных растворителей, особенно в эфирах этиленгликолей. С молекулами растворителей образуют очень прочные сольваты, включающие до 4 молекул растворителя на 1 молекулу борогидрида.

Водные растворы ионных борогидридов гидролизуются с выделением водорода. Быстрее всего гидролизуются борогидриды щелочных металлов:

${\mathsf {Na[BH_{4}]+4H_{2}O\rightarrow NaOH+H_{3}BO_{3}+2H_{2}\uparrow }}$

Гидролиз несколько замедляется в щелочной среде. Борогидриды разлагаются спиртами:

${\mathsf {Na[BH_{4}]+4CH_{3}OH\rightarrow Na[B(OCH_{3})_{4}]+2H_{2}\uparrow }}$

Ионные борогидриды проявляют сильные восстановительные свойства, медленно окисляются на воздухе.

Ковалентные борогидриды

Борогидриды с ковалентной связью являются кристаллическими или жидкими веществами, растворимыми в жидком аммиаке и полярных органических растворителях. Молекулы ковалентных борогидридов содержат трёхцентровые двухэлектронные мостиковые связи Me-H-B. В отличие от ионных борогидридов, ковалентные борогидриды существенно менее стабильны, существуют при низких температурах или в виде сольватов. Они энергично разлагаются водой и кислотами, активно окисляются воздухом вплоть до самовоспламенения.

Существуют двойные соли борогидридов щелочных и переходных металлов, например, Na[Zn(BH₄)₃], K₂[Ti(BH₄)₆].

Получение

К способам синтеза борогидридов относятся:

• Реакция диборана с соединениями щелочных металлов (гидридами, амидами, гидроксидами, алкоголятами и др.):

${\mathsf {B_{2}H_{6}+2NaH\rightarrow 2Na[BH_{4}]}}$

${\mathsf {2B_{2}H_{6}+Al(CH_{3})_{3}\rightarrow Al(BH_{4})_{3}+B(CH_{3})_{3}}}$

• Реакция гидридов металлов с галогенидами бора, эфирами борной кислоты, боратами и др.:

${\mathsf {4LiH+BCl_{3}\rightarrow Li[BH_{4}]+3LiCl}}$

${\mathsf {4NaH+B(OCH_{3})_{3}\rightarrow Na[BH_{4}]+3CH_{3}ONa}}$

• Обменная реакция борогидридов щелочных металлов с галогенидами переходных металлов:

${\mathsf {4Na[BH_{4}]+TiCl_{4}\rightarrow Ti[BH_{4}]_{4}+4NaCl}}$

Количественный анализ борогидридов проводят следующими способами:

• Определение объёма водорода, выделяющегося при разложении борогидридов соляной кислотой:

${\mathsf {Na[BH_{4}]+4HCl\rightarrow Na[BCl_{4}]+2H_{2}\uparrow }}$

• Титрование с использованием окислителей
• Аргентометрически
• Восстановление солей переходных металлов

Применение

Борогидриды применяют:

• в препаративном органическом синтезе в качестве восстановителей карбонильной, нитро- и C=N групп
• для получения высокодисперсных металлических катализаторов
• для синтеза гидридов, например, гидридов германия, олова, мышьяка, сурьмы
• для синтеза соединений бора
• в аналитической химии как восстановители

Литература

• Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1 (Абл-Дар). — 623 с.