Большая Советская Энциклопедия (БО)

  Физические и химические свойства. Известно несколько кристаллических модификаций Б. Для двух из них рентгеноструктурным анализом удалось полностью определить кристаллическую структуру, которая в обоих случаях оказалась весьма сложной. Атомы Б. образуют в этих структурах трёхмерный каркас подобно атомам углерода в алмазе. Этим объясняется высокая твёрдость Б. Однако строение каркаса в структурах Б. гораздо сложнее, чем в алмазе. Основной структурной единицей в кристаллах Б. служат двадцатигранники (икосаэдры), в вершинах каждого из которых находятся 12 атомов Б. (рис. , а). Икосаэдры соединяются между собой как непосредственно (рис. , б), так и посредством промежуточных атомов Б., не входящих в состав какого-либо икосаэдра (рис. , в). При таком строении оказывается, что атомы Б. в кристаллах имеют разные координационные числа: 4, 5, 6 и 5 + 2 (5 ближних «соседей» и 2 более далёких). Т. к. на внешней оболочке атома Б. находятся всего 3 электрона (электронная конфигурация 2s² 2p), на каждую присутствующую в кристаллическом Б. связь приходится существенно меньше двух электронов. В соответствии с современными представлениями, в кристаллах Б. осуществляется особый тип ковалентной связи — многоцентровая связь с дефицитом электронов. В соединениях ионного типа Б. 3-валентен. Так называемый «аморфный» Б., получаемый при восстановлении B₂ O₃ металлическим натрием или калием, имеет плотность 1,73 г/см ³ . Чистый кристаллический Б. имеет плотность 2,3 г/см ³ , температуру плавления 2075 °С, температуру кипения 3860 °С; твёрдость Б. по минералогической шкале 9, микротвёрдость 34 Гн/м ² (3400 кгс/мм ² ). Кристаллический Б. — полупроводник. В обычных условиях он проводит электрический ток плохо. При нагревании до 800°С электрическая проводимость Б. увеличивается на несколько порядков, причём знак проводимости меняется (электронная — при низких температурах, дырочная — при высоких) (см. Полупроводниковые материалы ).

  Химически Б. при обычных условиях довольно инертен (взаимодействует активно лишь с фтором), причём кристаллический Б. менее активен, чем аморфный. С повышением температуры активность Б. возрастает и он соединяется с кислородом, серой, галогенами. При нагревании на воздухе до 700 °С Б. горит красноватым пламенем, образуя борный ангидрид B₂ O₃ — бесцветную стекловидную массу. При нагревании выше 900 °С Б. с азотом образует бора нитрид BN, при нагревании с углём — бора карбид B₄ C, с металлами — бориды . С водородом Б. заметно не реагирует; его гидриды (бороводороды ) получают косвенным путём. При температуре красного каления Б. взаимодействует с водяным паром: 2B + 3Н₂ О = B₂ O₃ + 3H₂ . В кислотах Б. при обычной температуре не растворяется, кроме концентрированной азотной кислоты, которая окисляет его до борной кислоты H₃ BO₃ . Медленно растворяется в концентрированных растворах щелочей с образованием боратов.

  Во фториде BF₃ и других галогенидах Б. связан с галогенами тремя ковалентными связями. Поскольку для завершения устойчивой 8-электронной оболочки атому Б. в галогениде BX₃ недостаёт пары электронов, молекулы галогенидов, особенно BFз, присоединяют молекулы других веществ, имеющие свободные электронные пары, например аммиака

В таких комплексных соединениях атом Б. окружен четырьмя атомами (или группами атомов), что соответствует характерному для Б. в его соединениях координационному числу 4. Важные комплексные соединения Б. — борогидриды , например Na [BH₄ ], и фтороборная, или борофтористоводородная, кислота H [BF₄ ], образующаяся из BF₃ и HF; большинство солей этой кислоты (фтороборатов) растворимы в воде (за исключением солей К, Rb, Cs). Общая особенность самого Б. и его соединений — их сходство с кремнием и его соединениями. Так, борная кислота, подобно кремниевой, обладает слабыми кислотными свойствами и растворяется в HF с образованием газообразного BF₃ (кремниевая даёт SiF₄ ). Бороводороды напоминают кремневодороды, а карбид Б. — карбид кремния, и т.д. Представляет интерес особое сходство модификаций нитрида BN с графитом или алмазом. Это связано с тем, что атомы В и N по электронной конфигурации совместно имитируют 2 атома С (у В — 3 валентных электрона, у N — 5, у двух атомов С — по 4). Эта аналогия характерна и для других соединений, содержащих одновременно Б. и азот. Так, боразан BH₃ —NH₃ подобен этану СН₃ —СН₃ , а боразен BH₂ =NH₂ и простейший боразин BHºNH подобны соответственно этилену СН₂ =СН₂ и ацетилену CHºCH. Если тримеризация ацетилена C₂ H₂ даёт бензол C₆ H₆ , то аналогичный процесс приводит от боразина BHNH к боразолу B₃ N₃ H₆ (см. также Борорганические соединения ).