Бороводороды

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Бороводороды (также Бораны, также Гидриды бора[1]) — химические соединения бора с водородом. Отличаются высокой химической активностью и чрезвычайно большой теплотой сгорания. Представляют интерес как ракетное топливо. В органическом синтезе находит применение реакция присоединения борана и некоторых алкилборанов к двойной связи алкенов с вовлечением полученных соединений в дальнейшие превращения.

Известны бораны с числом атомов бора от 2 до 20. BH3 не существует в свободном виде, но известен в виде некоторых комплексных соединений[1].

Получение бороводородов[править | править вики-текст]

Бороводороды являются недостаточно устойчивыми термодинамически соединениями бора и водорода, и в этой связи, главными методами их производства являются косвенные методы.

На сегодняшний день одним из основных способов получения бороводородов является так называемый «магниевый метод» или «Способ Стока», то есть получение борида магния и последующее разложение последнего соляной кислотой. Полученные бораны (бороводороды) подвергают вакуумной разгонке, очистке и накапливают разделенные отдельные бороводороды в соответствующих условиях для сохранения и дальнейшего использования.

Другим важным промышленным способом получения бороводородов является способ предложенный впервые Шлезингером и Бургом. Способ заключается в реакции треххлористого бора с с водородом в Вольтовой дуге высокого напряжения. Полученный в нём гидрохлороборан подвергают диспропорционированию при охлаждении до комнатной температуры, и разделению диборана и треххлористого бора. Выход диборана приближается к 55 % вес. В дальнейшем Шлезингер и Браун предложили новый способ эффективного получения бороводородов путем реакции обмена между боргидридом натрия и трехфтористым бором.

Все высшие «бораны» получают исключительно путем термического крекинга диборана.

Свойства бороводородов[править | править вики-текст]

Бороорганические соединения в качестве ракетного топлива[править | править вики-текст]

Наиболее удобен для синтеза и применения пентаборан(9). Остальные бороводороды интенсивно изучаются и их применение в настоящее время ограничено. Видами топлива, производными от бора, являются пропилпентаборан (US: BEF-2) и этилпентаборан (US: BEF-3).[2] Диборан, декаборан и их производные также исследовались на предмет перспективности использования.

Применение в топливных элементах[править | править вики-текст]

Возможно применение борогидридов NaBH4 и KBH4 в топливных элементах. Это дает несколько преимуществ[3]:

  • Приемлемая скорость процесса;
  • Возможность протекания процесса при низкой и отрицательной температуре;
  • Используемые растворы борогидридов негорючи и стабильны, что достигается подщелачиванием;
  • Образование нетоксичных продуктов H2O и NaBO2 (KBO2);
  • Борат может быть регенерирован (переработан в борогидрид);
  • Образование водорода высокой чистоты;
  • Контролируемая подбором катализаторов скорость реакции.

Однако несмотря на все эти преимущества, топливные элементы на основе борогидридов пока не получили широкого распространения. Причина состоит в высокой стоимости производимой электроэнергии, которая суммируется из стоимости каталитических систем (дорогостоящие Pt-содержащие катализаторы), ионообменных мембран и самого боргидридного топлива.

Токсичность и огнеопасность[править | править вики-текст]

Бороводороды — ядовитые вещества, имеющими помимо общетоксической составляющей, так же особое, но довольно сильно выраженное нервнопаралитическое воздействие на человека и животных.

Как огнеопасные вещества, бороводороды представляют собой в основном вещества с наивысшей категорией огнеопасности и способны к самовоспламенению не только на воздухе, но и и при контактах с водой и рядом галогенопроизводных углеводородов. При горении их на воздухе развиваются высокие температуры.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 БСЭ
  2. МакДональд Г. Теплоустойчивость промышленного пропилпентаборана (BEF-2) в диапазоне температур 147-190 °C (en). Национальный совещательный комитет по аэронавтике (США). (13 ноября 1957 года).
  3. Под ред. В.А.Мошникова и Е.И.Терукова. Основы водородной энергетики.. — СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «Лэти», 2010. — 288 с. — ISBN 978-5-7629-1096-5

Литература[править | править вики-текст]