Получение диборана. Соединения бора с водородом делят на две группы:
- соединения, имеющие общую формулу ВnНn+4
- соединения, имеющие общую формулу BnHn+6
Первая группа термически и химически относительно устойчива при нормальных условиях. Вторая группа склонна к термической диссоциации и легко воспламеняется на воздухе.
Элементарный бор
Для получения элементарного бора или борированных поверхностей методами термической диссоциации используется первая группа водородистых соединений, прежде всего диборан B2H6.
Получение диборана
Для получения диборана был предложен ряд способов (рассмотрим три способа), практическое значение имеют только основанные на реакциях гидрирования и использующие в качестве исходного сырья хлорид бора.
Первый способ
Способ получения гидрида из хлорида бора при прямом гидрировании водородом основан на реакции
2ВСl3 + 6Н2 → B2H6 + 6НСl.
Гидрирование проводится в электрическом разряде при напряжении на электродах до 1500 в. Продукты гидрирования собирают в конденсаторе, охлажденном жидким воздухом или азотом.
Конденсат разгоняют на диборан и треххлористый бор при температуре 0° и давлении 2 атм. Выход диборана, определяемый по хлориду бора, не превышает 50%.
Конверсия треххлористого бора — около 25%. Если исходным продуктом служит трехбромистый бор, то выход диборана составляет примерно 80%, а конверсия трехбромистого бора 15%.
Второй способ
Второй способ получения диборана основан на гидрировании треххлористого бора водородом в присутствии алюминия или другого металла, способного восстанавливать бор из его галогенида. Способ выражается суммарным уравнением реакции
Процесс гидрирования проводится при температуре около 350°. Смесь газов (треххлористый бор с избытком водорода) продувается через нагретую до указанной температуры насадку из мелкой стружки алюминия.
Продукты гидрирования улавливаются в конденсаторах, охлажденных до -80 и -190° С. Диборан, очевидно, в виде хлордиборана с избыточным хлоридом бора, конденсируется в основном при -80° С и затем отделяется отгонкой.
Вместо алюминия могут быть использованы магний, цинк и ряд других металлов. Для устранения тормозящего действия образующихся хлоридов на поверхности металла насадки рекомендуется к стружке добавлять нейтральные хлористые соли щелочных металлов.
Способ третий, получение диборана.
Третий способ получения диборана реализован на гидрировании треххлористого бора с помощью гидридов металлов. Процесс представляется суммарным уравнением реакции
Реакции гидрирования могут проводиться в среде органического растворителя, при низкой температуре или в атмосфере водорода при температуре 250—400°.
Полибораны (тетра-, пента-, гекса, дека- и др.) получаются преимущественно в результате термической диссоциации диборана.
Данные по основным свойствам диборана приведены в рис. 1
Получение диборана
