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Boro y sus compuestos
Bibliografa recomendada: Housecroft, C.E. y Sharpe, A.G.,
Inorganic Chemistry, 2 ed, Pearson High
Education. Harlow 2005. Traducida: Qumica Inorgnica 2 ed.
Pearson-Prentice Hall, Madrid 2006.
Greenwood, N.N. y Earnshaw, A., Chemistry of the Elements, 2 ed.
Butterworth Heinemann, Oxford 1998.
Shriver, D.F. y Atkins, P.W., Inorganic Chemistry, 3rd Ed,
Oxford University Press, Oxford 1999.
Atkins, P., Overton, T., Rourke, J., Weller, M., Armstrong, F.,
Qumica Inorgnica, 4 ed, McGraw-Hill Interamericana. Mxico 2008.
Gutirrez Ros, E., Qumica Inorgnica, Editorial Revert. Barcelona
1985.
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Introduccin
El boro es un elemento de caractersticas nicas. Como iremos
viendo a lo largo del tema, posee propiedades que lo sitan en el
lmite entre los metales y los no metales: es un semiconductor y no
un conductor metlico.
Qumicamente se le debe clasificar como un no-metal.
En el sistema peridico, dentro de su grupo es el nico no-metal,
lo cual hace que se establezcan diferencias con los restantes
elementos del grupo: Al, Ga, In y Tl.
Al mismo tiempo, el boro en su qumica muestra muchas analogas
con la qumica del carbono y ms fundamentalmente con la del
silicio.
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Propiedades fsicas y estado natural El boro se encuentra en la
naturaleza con una abundancia de 3 ppm, formando
compuestos como:
TURMALINA, que es un aluminosilicato con un contenido en boro
del 10 %, o
Boratos, como el BRAX, Na2B4O7 10 H2O, y la KERNITA Na2B4O7 4
H2O.
Presenta dos istopos estables: 10B (I = 3) y 11B (I = 3/2) con
una proporcin isotpica de 19,1 y 80,9 % respectivamente.
Tiene una configuracin electrnica, en la capa de valencia, igual
a 2s22p1.
Sus propiedades fsicas son difciles de determinar como
consecuencia de su polimorfismo y de la dificultad de obtenerlo
puro.
El boro -rombodrico se caracteriza por tener las siguientes
propiedades:
Punto de fusin = 2180 C
Punto de ebullicin = 3650
Hsublimacin = 570 kJ mol-1
Conductividad elctrica a temperatura ambiente = 1.5 x 10-6
ohm-1cm-1 3
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Alotropa 1 Formas alotrpicas del boro El boro presenta numerosas
formas alotrpicas teniendo, la mayora de
ellas, como elemento estructural comn un icosaedro regular. Las
formas alotrpicas difieren en la ordenacin de los icosaedros en
la
estructura cristalina, pudiendo realizarse esta de dos formas
diferentes: 1. Unin de dos icosaedros por dos vrtices, mediante
enlaces covalentes
normales B-B. 2. Unin de tres icosaedros mediante tres vrtices
por un enlace de tres centros
por dos electrones.
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Alotropa 2 Los tomos de boro de los icosaedros estn unidos
mediante enlaces
deslocalizados en el conjunto del poliedro que, de forma
simplificada, se pueden referir a la deslocalizacin en caras, de
tal forma que las aristas del icosaedro tienen significado
geomtrico pero no representan enlaces entre los tomos que ocupan
los vrtices del icosaedro.
La distancia B-B = 180 pm es mayor que la longitud de un enlace
simple (162 pm). Cada boro emplea tres electrones para la unin con
6 7 tomos contiguos, consecuentemente el orden de enlace es menor
de la unidad, lo que justifica la distancia encontrada.
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Alotropa 3
1. Boro tetragonal (T-50): consta de 50 tomos de boro por
celdilla elemental, que son 4 unidades icosadricas unidas entre s
por algunos enlace B-B, y de dos boros elementales que actan
uniendo los icosaedros tetradricamente.
Tiene una densidad de 2,31 g cm-3 y se obtiene reduciendo el
BBr3 con H2 a temperatura mayor de 1200 C o por descomposicin
trmica del haluro sobre Ta o W a 1300 C.
Las principales formas de asociarse los icosaedros en el boro
cristalino son:
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Alotropa 4
2. Boro rombodrico (R-12): Son lminas de icosaedros unidas
paralelamente. La unin dentro de las lminas es por enlaces de tres
centros, mientras que la unin entre las lminas es por enlaces de
dos centros.
Es el altropo ms denso, tiene una densidad de 2,46 g cm-3 y se
obtiene por descomposicin de BI3 sobre una superficie de Ta
calentada a 800 - 1100 C, tiene color rojo claro.
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Alotropa 5
3. Boro rombodrico (R-105): Est constituido por doce icosaedros
B12 ordenados en forma icosadrica en torno a una unidad central
B12, es decir B12(B12)12.
Tiene una densidad de 2,35 g cm-3 y se obtiene cristalizando el
boro fundido (P.F. = 2250 C) en atmsfera de helio.
Es el polimorfo ms estable termodinmicamente
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Obtencin Se obtiene a partir de sus compuestos: 1. Reduccin de
trixido de boro por metales a alta temperatura: a/3 B2O3 + 2M 2a/3
B + M2Oa M = Li, Na, K, Be, Mg, Ca, Al, Fe se obtiene boro de
naturaleza amorfa y generalmente impurificado por boruros
metlicos. 2. Reduccin electroltica de boratos o
tetrafluoroboratos fundidos: Electrolisis de
KBF4 mezclado con KCl / KF a 800 C. Es un proceso barato y da
boro del 95 % de pureza. 3. Reduccin con hidrgeno de compuestos de
boro voltiles, por ejemplo: BBr3 + 3/2 H2 B + 3 HBr Se obtiene boro
de alta pureza (> 99,9 %). Su cristalinidad depende de la
temperatura de trabajo:
a temperaturas menores de 1000 C se obtiene boro amorfo. a
temperaturas entre 1000-1200 C se obtienen las formas y
rombodricas. a temperatura superior a 1200 C se obtienen cristales
tetragonales.
4. Descomposicin trmica de hidruros y haluros de boro Los
boranos a temperaturas superiores a 900 C se descomponen a boro
amorfo. La descomposicin trmica de BI3 conduce a boro cristalino,
alfa rombodrico ,y se
obtiene descomponiendo el yoduro a 800-1000 C sobre tntalo.
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Reactividad 1 La qumica del boro esta afectada por los
siguientes factores:
1. Su pequeo tamao.
2. Elevados potenciales de ionizacin: I1, I2 e I3 iguales a 800,
2426 y 3658 kJmol-1 respectivamente.
3. Un valor de la electronegatividad semejante a la del carbono
e hidrgeno (2.0).
4. Un estado formal trivalente, de acuerdo con su configuracin
electrnica (2s2 2p1).
5. Comportamiento del boro como aceptor de electrones (cido de
Lewis) y formador de enlaces mltiples.
6. El pequeo tamao del boro y la facilidad de unirse consigo
mismo, hace que se una con los elementos metlicos dando boruros
metlicos de tipo aleacin intersticial.
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Reactividad 2
Los compuestos de boro se pueden dividir, en funcin de su
enlace, estructura y reactividad, en cinco grupos:
Boruros metlicos con estequiometrias que van desde M5B hasta
MB66.
Haluros de boro y sus aductos y derivados.
Hidruros de boro o boranos. En este grupo se pueden incluir los
carboranos y los complejos polidricos metal-borano.
Oxocompuestos de boro, incluyendo poliboratos, borosilicatos,
peroxoboratos, etc.
Compuestos con enlace B-N.
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Boruros metlicos 1 Se denominan boruros a los compuestos de boro
con elementos menos electronegativos. Desde un punto de vista
estequiomtrico se pueden dividir en dos grandes grupos: Boruros
metlicos ricos en elemento metlico: se caracterizan por tener
un
esqueleto de tomos metlicos formando prismas trigonales en cuyos
centros, parcial o totalmente, se sitan los tomos de boro, los
cuales, a medida que aumenta su contenido, van mostrando su
tendencia a concatenarse. Estos boruros los forman fundamentalmente
los elementos de transicin y se pueden clasificar en:
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Boruros metlicos 2 a. Boruros con tomos de boro aislados. b.
Boruros con tomos de boro formando parejas. c. Boruros con cadenas
en zig-zag de tomos de boro. d. Boruros con cadenas ramificadas de
tomos de boro. e. Boruros con dobles cadenas de tomos de boro. f.
Boruros con redes en dos dimensiones.
Los boruros ricos en metal son: extremadamente duros,
qumicamente inertes, no voltiles, refractarios, tienen puntos de
fusin superiores al de los elementos que lo forman, tienen
conductividad elctrica superior a la del metal formador.
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Boruros metlicos 3
Boruros metlicos ricos en tomos de boro.
Las estructuras de los boruros ricos en boro, por ejemplo: MB4,
MB6, MB10, MB12, MB66, estn determinadas por los enlaces entre
tomos de boro y su estructura comprende una red tridimensional de
tomos de boro y grupos en los que los tomos metlicos
(fundamentalmente los elementos ms electropositivos como alcalinos,
alcalinotrreos, del grupo del aluminio, lantnidos y actnidos)
ocupan huecos especficos o posiciones vacantes.
Algunas de estas estructuras son excesivamente complicadas, por
ejemplo: La celdilla unidad cubica del YB66 tiene un tamao ao =
2344 pm y contiene 1584 tomos de boro y 24 tomos de ytrio. La
unidad bsica estructural es la unidad de 13 icosaedros con 156
tomos encontrada en el boro -rombodrico. Existen ocho molculas de
este tipo (1248 tomos de boro) y los restantes tomos de boro (336)
estn distribuidos estadsticamente en canales formados por el
empaquetamiento de las unidades 13-icosadricas.
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Boruros metlicos 4
MB6 tienen estructura cbica tipo CsCl donde el halgeno est
sustituido por unidades octadricas de 6 boros .
M puede ser:
MI: Na, K
MII: Ca, Sr, Ba, Eu, Yb
MIII: Y, Lns
MIV : Th
Otras estructuras son ms simples:
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Boruros metlicos 5
MB12 donde M es un metal electropositivo como Sc, Y, Zr, Lns y
Acs, tienen estructura cbica centrada en las caras, tipo NaCl,
donde 12 tomos de boro, formando un grupo cubo-octadrico, ocupan
las posiciones de los cloruros en el NaCl.
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Preparacin de boruros metlicos
Como consecuencia de la elevada temperatura de trabajo y de su
naturaleza no voltil, los boruros son difciles de preparar en
estado puro y, adems, son difciles de purificar. Algunos mtodos de
preparacin son: Combinacin directa de los elementos Cr + n B 1150 C
CrBn Reduccin de BCl3 ( BX3) con un metal (en algunos casos hay que
ayudar con H2) BCl3 + W + H2 1200 C WB + Cl2 + HCl Reduccin de
xidos con carbn a temperaturas del orden de 2000 C V2O5 + B2O3 + 8
C 1500 C 2 VB + 8 CO Reduccin de xidos metlicos ( de M + B2O3) con
carburo de boro Eu2O3 + 3 B4C 1600 C 2 EuB6 + 3 CO 7 Ti + B2O3 + 3
B4C 2000 C 7 TiB2 + 3 CO El carburo de boro B4C es muy utilizado
como fuente de boro, por su reactividad. Se obtiene en cantidades
de toneladas anuales (en USA mas de 50 toneladas) por reduccin
directa de B2O3 con C a 1600 C, por sus aplicaciones como abrasivo
(para pulimentar o moler), por su dureza y por la facilidad de
formar fibras (chalecos antibala, raquetas de tenis, palos de golf,
cuadros de bicicletas, aviones comerciales, lanzaderas de
cohetes).
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Haluros de boro El boro forma un nmero relativamente elevado de
haluros que corresponden a
estequiometrias: BX3 para X = F, Cl, Br y I. Son los ms estables
y los ms estudiados B2X4 para X = F, Cl, Br y I subhaluros de
estequiometrias: BnCln n = 4, 8-12 BnBrn n = 7-10 BnIn n = 9
Especies concatenadas conteniendo unidades BF2 de estequiometrias:
B3F5 B4F6L B8F12 No se conocen compuestos simples con el tomo de
boro en el estado de
oxidacin I, ya que, a pesar de que debe tener una elevada energa
de promocin, el estado de oxidacin es III
No acta como monovalente ya que la energa de 3 enlaces
covalentes, dado su pequeo tamao, es mucho mayor que la energa de
promocin ms la debida a la formacin de un nico enlace.
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Trihaluros de boro 1 Los trihaluros de boro son compuestos
conocidos desde hace muchos aos: BF3 fue preparado por primera vez
por Gay-Lussac y Thenard en 1809. BCl3 fue preparado por primera
vez por Berzelius en 1824. BBr3 fue preparado por primera vez por
Poggiale en 1846. BI3 fu preparado por primera vez por Moissan en
1891. Son compuestos moleculares, monomricos, muy reactivos y
voltiles. El BF3 y el BCl3 son gases igual que los halgenos que
contienen, el BBr3 es lquido
y el BI3 es slido al igual que los halgenos Br2 y I2
respectivamente.
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Trihaluros de boro 2
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Trihaluros de boro 3
Los trihaluros de boro son buenos cidos de Lewis y reaccionan
con bases dando aductos de composicin BX3L en los que el tomo de
boro tiene su coordinacin mxima, 4, y presenta una hibridacin sp3.
El orden de acidez es: BF3 < BCl3 < BBr3 < BI3 contrario
al que cabe esperar de acuerdo con los valores de la
electronegatividad de los halgenos, y se justifica como
consecuencia de la retrodonacin de densidad electrnica desde los
orbitales p ocupados de los halgenos al orbital p vacio del boro
con la consiguiente disminucin del carcter positivo en el boro
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Trihaluros de boro 4 Obtencin A partir de xido de boro Agentes
fluorantes: F2, BrF3, SF4 y HF (CaF2/H2SO4). Temperaturas
moderadas. B2O3 + 3 (CaF2/H2SO4) 3 CaSO4 + 2 BF3 + 3 H2O Agente
halogenantes: Cl2, Br2. Temperaturas altas y utilizando carbn B2O3
+ 3 Br2 + 3 C 2 BBr3 + 3 CO T = 700 C Cambio de flor por otro
halgeno Reactivos utilizados: AlX3 BF3 + AlI3 BI3 + AlF3(slido)
elevada energa reticular del AlF3
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Boranos 1
HIDRUROS DE BORO
Desde 1912 a 1936, A. STOCK y sus colaboradores publicaron la
preparacin y caracterizacin qumica de algunos hidruros de boro por
hidrlisis cida de Mg3B2 en atmsfera de hidrgeno:
Mg3B2 + 6 HCl (10 %) 3 MgCl2 + B2H6, B4H10, B5H9, B5H11, B6H12,
B10H14
Se conocen numerosos compuestos que contienen B e H, neutros o
aninicos, con variadas estequiometras y se denominan boranos e
hidroboratos respectivamente.
Adems, son muy numerosos los compuestos derivados de los boranos
por:
sustitucin de tomos de H por halgeno, grupos OH, alquilo o
arilo, etc
sustitucin de tomos de boro por C (carbaboranos), P
(fosfinoboranos), S (sulfoboranos), etc.
sustitucin de tomos de boro por metales dando metaloboranos y
metalocarbaboranos.
El borano ms simple es el diborano, B2H6, que posee dos tomos de
hidrgeno puente.
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Boranos 2 Boranos neutros o aninicos que slamente contienen
tomos de B y de H Se clasifican, atendiendo a sus caractersticas
estequiomtricas y estructurales, en cinco grupos. La clasificacin
est basada en que los boranos forman poliedros deltadricos cuyos
vrtices estn ocupados por los tomos de boro de forma total (CLOSO).
forman poliedros cuyos vrtices estn ocupados por los tomos de boro
de forma parcial (NIDO, ARACNO, HIPHO). forman asociaciones de
varios poliedros (CONJUNTO). Poliedros de caras triangulares
(deltaedros)
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Boranos 3
CLOSOboranos: tienen completo el cluster polidrico cerrado por n
tomos de boro (el nombre procede del griego clovo que significa
caja) Aninicos: BnHn2- = (BH)n2- donde n = 6-12 nota: no se conocen
CLOSOboranos neutros (BnHn+2) o BnHn.
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Boranos 4 NIDOboranos: Tienen estructura abierta. Los n tomos de
boro ocupan los vrtices contiguos de un poliedro de n+1 vrtices. La
estructura de los NIDOboranos se puede obtener a partir de la de
los closoboranos eliminando uno de los vrtices ms coordinados. El
nombre procede del latn nidus que significa nido. Neutros, BnHn+4 =
(BH)nH4: B2H6, B5H9, B6H10, B10H14 Aninicos
BnHn+3- : B5H8-, B10H13-. BnHn+22- : B10H122-, B11H132-
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Boranos 5 ARACNOboranos: Tienen estructura ms abierta. Los n
tomos de boro ocupan los vrtices contiguos de un poliedro de n+2
vrtices. La estructura de los ARACNOboranos se obtiene quitando el
vrtice ms coordinado de la cara abierta del nidoborano. El nombre
procede del griego arachne que significa tela de araa. Neutros
BnHn+6 = (BH)nH6: B4H10, B5H11, B6H12, B8H14, n-B9H15, i-B9H15
Aninicos
BnHn+5- : B2H7-, B3H8-, B5H10-, B9H14-, B10H15- BnHn+42- :
B10H142-
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Boranos 6 HYPHOboranos: Tienen estructura ms abierta. Los tomos
de B ocupan n vrtices de los n+3 vrtices del poliedro. El nombre
procede del griego hyphe que significa una red. Neutros, BnHn+8 :
B8H16 y B10H18 CONJUNTOboranos: La estructura de estos boranos es
originada por la unin de dos o ms jaulas de los tipos anteriores.
El nombre procede del latn conjuncto que significa unir juntos. Se
conocen cinco tipos estructurales: Comparten un tomo de boro:
B15H23 Formacin de un enlaces de dos centros B B: B8H18 Fusin de
dos jaulas travs de dos tomos de B que constituyen una arista
comn:
B13H19 , B14H18 , B16H20 Fusin de dos jaulas a travs de tres
tomos de B que constituyen una cara comn. Fusiones de dos jaulas a
travs de cuatro tomos de B en diversas configuraciones.
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Boranos 7 Nomenclatura: Hay varios criterios para denominar el
abundante nmero de boranos: Criterio estequiomtrico: basado en el
nmero de tomos de boro, hidrgeno y el
valor de la carga si la hay. Criterio estructural: adems
considera el tipo de estructura al que pertenece el
compuesto concreto. Atendiendo al nmero de tomos de boro y de
hidrgeno Boranos neutros: el nmero de tomos de boro se indica por
un prefijo en latn y
el nmero de hidrgenos por un nmero arbigo entre parntesis. B5H9:
pentaborano(9) B5H11: pentaborano(11) Boranos aninicos: se empieza
nombrando el nmero de hidrgenos con un
prefijo latino seguido de la palabra "hidro". A continuacin se
nombra el nmero de tomos de boro, tambin con un prefijo latino,
seguido del trmino "borato". Por ltimo se especifica la carga con
nmeros arbigos entre parntesis.
B5H8- : octahidropentaborato(1-) B10H102- :
decahidrodecaborato(2-) Atendiendo a la clasificacin estructural
Boranos neutros: se antepone la palabra CLOSO, NIDO, ARACNO, HYPHO
o
CONJUNTO al trmino que indica el nmero de tomos de boro. B10H14
: NIDO-decaborano(14) B5H11 : ARACNO-pentaborano(11) Boranos
aninicos: igual que los neutros, pero el trmino estructural va
despus
de "hidro. B10H102- : decahidroCLOSOdecaborato(2-)
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Boranos 8
Propiedades de los boranos neutros Los boranos son incoloros y
diamagnticos. Son gases (n = 2, 4) lquidos (n = 5, 6) o slido
sublimables (n = 10).
Estabilidad trmica ms estables: B2H6, B5H9 y B10H14 intermedios:
B4H10 y B6H10 poco estables: B5H11 y B6H12 estable pocas horas a 25
C
A temperaturas mayores de 400 C todos se descomponen en sus
elementos: (BH)pHq p B + (p+q)/2 H2
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Boranos 9 Reactividad con oxgeno Los boranos son fcilmente
inflamables. Las reacciones de combustin son muy
exotrmicas. Calentamiento a T > 400 C: (BH)pHq + 1/2(2p+q/2)
O2 p/2 B2O3 + (p+q)/2 H2O As por ejemplo, el B2H6 tiene un alto
calor de combustin por unidad de peso de
combustible que solo es superado por el H2, el BeH2 y el
Be(BH4)2 B2H6 + 3 O2 B2O3 + 3 H2O Hidrlisis En general los hidruros
de boro se hidrolizan segn: (BH)pHq + 3p H2O p H3BO3 + (2p+q/2)
H2
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Boranos 10 El diborano (B2H6) es el borano mas sencillo que
existe y tiene un valor de Gf0 positivo (+86,7 kJmol-1) por lo que
no puede ser preparado directamente a partir de sus elementos. Se
obtiene por mettesis de un haluro de boro con LiAlH4 o LiBH4 en ter
y en ausencia de aire: 3 LiAlH4 + 4 BF3 2 B2H6 + 3 LiAlF4 Los
boranos superiores se obtienen por pirlisis controlada del diborano
en fase de vapor
Enlaces puente en el diborano suponiendo en los tomos de boro
una hibridacin sp3
Dos OOHH de cada boro darn enlaces sigma con los tomos de
hidrgeno terminales. Cada tomo de boro tiene dos orbitales hbridos
equivalentes dirigidos hacia los tomos de hidrgeno puente. Los dos
orbitales 1s de los dos tomos de hidrgeno puente son equivalentes
El nmero de electrones es de 1 por cada tomo de boro (los otros dos
electrones estn utilizados en la formacin de enlaces de dos centros
con los hidrgenos terminales) y 1 por cada tomo de hidrgeno puente.
Las combinaciones de los orbitales son: CLAS H con CLAS B de igual
simetra dan: OM enlazante y
OM antienlazante. CLAS sobrantes son OM no enlazantes.
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Boranos 11 Cuando las bases son poco voluminosas y ms
electronegativas que el H se favorece la ruptura asimtrica dando
aductos inicos: NH3, CH3NH2, (CH3)2NH
B2H6 + 2 L [L2BH2]+[BH4]-
L = NH3, MeNH2, Me2NH, Me2SO...
Cuando las bases son ms electropositivas que el hidrgeno, o muy
voluminosas, se favorece la ruptura simtrica dando lugar a aductos
covalentes: (CH3)3N, (CH3)3P, CO
B2H6 + 2 L 2 LBH3 L = R3N, R3P, R3As, R2O, R2S, CO, PH3
Los tetrahidroboratos de Li+ y de Na+ son muy usados en Qumica
Orgnica como reductores y fuente de H-
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Combinaciones oxigenadas 1
Es un xido no metlico, por tanto, cido. En estado lquido (P.F. =
450 0C) disuelve la mayora de los xidos metlicos dando vidrios de
borato. Su principal aplicacin es en la industria del vidrio
(borosilicato). Es muy higroscpico dando cidos orto y meta bricos.
Qumicamente es muy estable, solo se reduce a boro con metales muy
electropositivos. Con el F2 da BF3. Con amonaco da BN y agua: B2O3
+ 2 NH3 2 BN + 3 H2O
xido de boro, B2O3 Es el producto final de la deshidratacin del
cido brico. 2 B(OH)3 (s) B2O3(s) + 3 H2O (g) Su estructura
cristalina menos densa est formada por grupos BO3 trigonales que se
unen a travs de sus tomos de oxgeno, formando una estructura
tridimensional.
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Combinaciones oxigenadas 2 cido Ortobrico, B(OH)3 La molcula es
plana (sp2, C3h), en el cristal se unen las molculas por enlaces de
hidrgeno asimtricos y las lminas por fuerzas de Van der Waals, por
ello la distancia entre lminas contiguas es relativamente grande
(318 pm). Los cristales son hexagonales, forman escamas blancas,
traslcidas, suaves al tacto. Poco soluble en agua, aumenta mucho
con la temperatura. Es un cido monobsico muy dbil y, en disolucin
acuosa, acta exclusivamente aceptando un in hidrxido en vez de
donar protones: B(OH)3 + 2 H2O H3O+ + [B(OH)4]- pK = 9,25
En las disoluciones diluidas de cido brico hay una mezcla de
molculas B(OH)3 y aniones [B(OH)4]- en equilibrio con H3O +. Por
deshidratacin del cido brico se obtienen cidos metabricos. Obtencin
El procedimiento general es tratar brax con H2SO4 o HCl:
Na2B4O5(OH)48H2O + 2 HCl 4 B(OH)3 + 2 NaCl + 5 H2O Tambin puede
obtenerse por hidrlisis del tricloruro de boro: BCl3 + 3 H2O B(OH)3
+ 3 HCl
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Combinaciones oxigenadas 3 Boratos Existen muchos de estos
compuestos en la naturaleza, minerales generalmente hidratados (el
boro solo existe en la naturaleza como compuestos boro-oxgeno), en
ellos los aniones son polmeros cclicos formados por la unin de
unidades BO3 (triangulares) y BO4 (tetradricas) a travs de tomos de
oxgeno compartidos. La proporcin de unidades tetradricas aumenta
con la carga formal del in borato. Solo los polianiones borato que
tienen unidades BO4 son estables en disolucin acuosa ya que el B
tricoordinado es fcilmente atacado por el in OH- del agua
desintegrndose la estructura. La principal caracterstica
estructural de los boratos hidratados es un anillo B3O3 de 6
miembros en el cual hay, al menos, una unidad BO4 como el anin
B4O5(OH)42- encontrado en el brax (Na2B4O710H2O Na2B4O5(OH)48H2O) y
en el mineral kernita, (Na2B4O74H2O Na2B4O5(OH)4.2H2O) y como en
B5O6(OH)4- que existe en el pentaborato de potasio (KB5O82H2O). El
brax se emplea en alfarera (vidrios), como fundente en soldadura ya
que disuelve los xidos metlicos dejando limpia la superficie para
que tenga lugar la unin metal-metal, en pirotecnia (llama verde), y
en fertilizantes de borato. El pentaborato de potasio es un aditivo
en lubricantes. 36
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Combinaciones oxigenadas 4 Boratos anhidros
El anin ortoborato BO33- est presente en los LnBO3, (Ln =
lantnido) y Mg3(BO3)2 y CaSnIV(BO3)2.
El anin piroborato B2O54- se encuentra en algunos cristales como
Mg2B2O5, Co2B2O5 y otros.
Los metaboratos son compuestos anhidros y contienen el in
trmero, plano, cclico B3O63- ( Na3B3O6, K3B3O6, Ba3(B3O6)2 o el in
lineal infinito (BO2)nn- como en LiBO2, CaB2O4, SrB2O4.
Nota:
Los prefijos orto, piro y meta se aplican a los cidos y sales de
Si, P y As que son tetraedros que comparten 0, 1 2 tomos de oxgeno.
Al aplicarlos a boratos se refieren a compuestos en los que el B
est tricoordinado (orto BO33-, piro B2O54- meta (BO2)nn- cclico o
lineal).
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Combinaciones oxigenadas 5
Los peroxoboratos son compuestos que tienen la capacidad de
generar H2O2 en disolucin acuosa como NaBO34H2O (NaBO2H2O23H2O) que
contiene el peroxoanin B2(O2)2(OH)42-que consiste en dos grupos
tetradricos BO2(OH)2- unidos va un par de enlaces O-O por lo que la
frmula ms descriptiva es Na2B2(O2)2(OH)46H2O.
B4O72- + 4 H2O2 + 2 OH- 2 [B2(O2)2(OH)4]2- + H2O
Se utiliza como detergente en programas de lavado a temperatura
de 90 oC:
Na2[B2(O2)2(OH)4] + 4H2O 2H2O2 + 2 H3BO3 + 2 NaOH
Los que a veces se han formulado como metaboratos hidratados
contienen iones tetradricos tetrahidroxoborato B(OH)4-, por
ejemplo, el NaBO2 4H2O es NaB(OH)4 2H2O.
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Compuestos boro-nitrgeno 1 Nitruro de boro Es un compuesto
resistente, bastante inerte qumicamente, se utiliza como material
cermico y se obtiene como un slido por calentamiento a 1200 oC de
B2O3 fundido con amoniaco: B2O3 + 2 NH3 2 BN + 3 H2O
La unidad BN es isoelectrnica con C2, pero qumicamente son
diferentes como se deduce de la diferencia en electronegatividades.
La fase termodinmicamente estable, hexagonal, consta de lminas
semejantes a las del grafito. Los tomos de boro y nitrgeno se
disponen alternativamente en hexgonos que comparten sus lados y la
distancia B-N dentro de la capa (145 pm) es mucho ms corta que la
distancia entre capas (333 pm). Las lminas se apilan directamente
con los anillos hexagonales eclipsados y los tomos de boro caen
debajo de los de nitrgeno en lminas adyacentes. El BN, a diferencia
del grafito, es no conductor e incoloro como consecuencia de la
diferencia de energa entre la banda llena y la vaca. Es una
sustancia resbaladiza que se utiliza como lubricante y en la
industria de cosmticos.
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Compuestos boro-nitrgeno 2 Boracina, [HBNH]3 B3N3H6, es un
compuesto isoelectrnico e isoestructural con el benceno. Sus
propiedades fsicas se parecen a las del benceno siendo un lquido
aromtico con distancias B-N iguales, mientras que las propiedades
qumicas son generalmente diferentes. Se obtiene: 3 B2H6 + 6 NH3
3[BH2(NH3)2](BH4) 2 H3B3N3H3 + 12 H2 3 NH4Cl + 3 NaBH4 H3B3N3H3 + 3
NaCl + 9 H2
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Boro y sus compuestosIntroduccinPropiedades fsicas y estado
naturalAlotropa 1Alotropa 2Alotropa 3Alotropa 4Alotropa
5ObtencinReactividad 1Reactividad 2Boruros metlicos 1Boruros
metlicos 2Boruros metlicos 3Boruros metlicos 4Boruros metlicos
5Preparacin de boruros metlicosHaluros de boroTrihaluros de boro
1Trihaluros de boro 2Trihaluros de boro 3Trihaluros de boro
4Boranos 1Boranos 2Boranos 3Boranos 4Boranos 5Boranos 6Boranos
7Boranos 8Boranos 9Boranos 10Boranos 11Combinaciones oxigenadas
1Combinaciones oxigenadas 2Combinaciones oxigenadas 3Combinaciones
oxigenadas 4Combinaciones oxigenadas 5Compuestos boro-nitrgeno
1Compuestos boro-nitrgeno 2