Тетрагидроксиборат натрия
 | |
| Имена | |
|---|---|
Другие имена
| |
| Идентификаторы | |
3D модель ( JSmol ) |
|
| ChemSpider |
|
CID PubChem |
|
| |
| |
| Характеристики | |
| Na[B(OH) 4 ] | |
| Молярная масса | 101,83 г·моль −1 |
| Появление | Бесцветное кристаллическое вещество. |
| Плотность | 1,903 г/см 3 (моноклинная), [1] 2,029 г/см 3 (орторомбическая) [2] |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Тетрагидроксиборат натрия — это соль (ионное соединение) с химической формулой Na H 4 B O 4 или Na + [B(OH) 4 ] − . Это один из нескольких боратов натрия . При комнатной температуре это бесцветное кристаллическое твердое вещество. [1] [2]
Соотношение элементов соответствует смеси оксидов Na 2 O·B 2 O 3 ·4H 2 O , но структура твердого тела совершенно отличается от той, которую предполагает эта формула.
Структура
Тетрагидроксиборат натрия кристаллизовался из водных растворов в двух безводных формах. Оба содержат тетраэдрический тетрагидроксиборатный анион , который образуется из (орто)борной кислоты B(OH) 3 в водных растворах путем связывания гидроксид- аниона − OH вместо потери протона H + . Эти анионы располагаются слоями, перпендикулярными плоскости (010), и образуют трехмерную решетку, удерживаемую вместе водородными связями между атомами водорода в каждом анионе и атомами кислорода в соседних анионах. [1]
Моноклинная форма
Первая форма, описанная в 1993 году, кристаллизуется в моноклинной сингонии с группой симметрии P21 / a и параметрами a = 588,6 пм , b = 1056,6 пм, c = 614,6 пм, β = 111,6 ° , формулы на ячейку Z = 4, объем ячейки V = 0,3554 нм3 . [ 1] [2]
В моноклинной форме анионы тетрагидроксибората в каждом анионном слое имеют чередующиеся ориентации, связанные центральной инверсией. Три атома кислорода в каждом анионе находятся на расстоянии не более 4,2 пм от плоскости (010), а четвертый — примерно в 270 пм от этой плоскости. [2] Катионы натрия находятся примерно в тех же анионных слоях, на расстоянии 34 пм от средней плоскости слоя. Каждый ион натрия окружен пятью атомами кислорода в приблизительно квадратной пирамидальной конфигурации на расстоянии от 233 до 239 пм, с шестым кислородом на расстоянии 313 пм. [2] Эти шесть атомов кислорода принадлежат четырем анионам. [1]
Орторомбическая форма
Вторая форма, описанная в 2009 году, кристаллизуется в орторомбической сингонии с группой P 2 1 2 1 2 1 и параметрами ячейки a = 532,3 пм, b = 949,6 пм и c = 659,6 пм, Z = 4, объем V = 0,3334 нм 3 [2]
В этой версии все анионы внутри каждого слоя анионов (010) имеют одну из четырех связей B−O, ориентированных в одном и том же направлении, приблизительно параллельно оси (100), противоположном направлению анионов в соседних слоях. Три атома кислорода каждого аниона находятся на расстоянии не более 4 пм от их средней плоскости (100). Анионы образуют колонны, параллельные направлению (100), причем каждая колонна повернута на 180 градусов вокруг этой оси относительно соседних. Расстояние между слоями составляет 224 пм. [2]
Атомы натрия расположены в слоях на полпути между анионными слоями. Каждый ион натрия окружен пятью атомами кислорода в квадратной пирамиде на расстоянии от 233 до 239 пм. Атомы кислорода в основании смещены не более чем на 4 пм от их средней плоскости, атом натрия смещен от него на 30 пм, а пятый кислород находится на расстоянии 270 пм от него. [2]
Синтез и свойства
Моноклинная форма была кристаллизована путем смешивания гидроксида натрия NaOH 14,5% (по весу), борной кислоты H 3 BO 3 9,0%, гидроксида кальция Ca(OH) 2 10,7% и воды 65,8% и выдерживания в течение длительного времени при температуре 293 К. [1]
Орторомбическая форма была кристаллизована в виде тонких игл из раствора гидроксида натрия и борной кислоты при pH 12 (что означало молярное соотношение бора и натрия в растворе 3:2), оставленных испаряться при комнатной температуре. [2]
Исходный раствор для испарительной кристаллизации можно приготовить также из тетрагидрата метабората натрия NaBO2 · 4H2O . [ 3]
Твердое вещество довольно стабильно, но медленно реагирует с углекислым газом CO2 из воздуха. [2]
Процесс кристаллизации изучался методом рамановской спектроскопии нанометровых капель раствора при испарении воды на воздухе. [3]
Тетрагидроксиборат натрия является конечным продуктом гидролиза борогидрида натрия Na [BH4 ] при 45–65 °C , через образование нейтрального борана BH3 , а затем борной кислоты B(OH) 3 . [4]
Ссылки
- ^ abcdef Laszlo J. Csetenyi, Fredrik P. Glasser и R. Alan Howie (1993): "Структура тетрагидроксибората натрия". Acta Crystallographica Section C , том C49, страницы 1039-1041. doi :10.1107/S0108270193000058
- ^ abcdefghij А. Е. Лапшин, Е. Ф. Медведев, И. Г. Полякова и Ю. Ф. Шепелев (2009): "Синтез и кристаллическая структура новой модификации тетрагидроксибората натрия NaB(OH)4". Glass Physics and Chemistry , том 35, страницы 308–312. doi :10.1134/S1087659609030110
- ^ ab Fayan Zhu, Wenqian Zhang, Hongyan Liu, Xiufang Wang, Yongquan Zhou, Chunhui Fang, Yunhong Zhang (2020): "Микрорамановский и функционал плотности анализ ионных пар в концентрированных каплях тетрагидроксибората натрия". Spectrochimica Acta Часть A: Молекулярная и биомолекулярная спектроскопия , том 224, статья 117308. doi :10.1016/j.saa.2019.117308
- ^ Андре Гонсалвес, Педро Кастро, Аугусто К. Новаис, Кармен М. Рангель и Энрике Матос (2008): «Моделирование каталитического образования водорода из борогидрида натрия». Компьютерная химическая инженерия , том 25, страницы 757-762. дои : 10.1016/S1570-7946(08)80132-0
