Структура, властивості, номенклатура та застосування оксиду бору (В2О3)



The оксид бору або борний ангідрид є неорганічним з'єднанням, хімічна формула якого є В2O3. У міру того, як бор і кисневі елементи р блоку періодичної таблиці, і навіть більше голів їх відповідних груп, різниця електронегативності між ними не дуже висока; отже, слід очікувати, що B2O3 бути ковалентними в природі.

В2O3 готують розчиненням бури в концентрованій сірчаній кислоті в плавильній печі і при температурі 750 ° С; термічно зневоднюється борна кислота, B (OH)3, при температурі близько 300 ° С; або він також може бути утворений як продукт реакції диборана (В2H6) з киснем.

Оксид бору може мати напівпрозорий склоподібний або кристалічний вигляд; Останні можуть бути отримані шляхом подрібнення у вигляді порошку (верхнє зображення).

Хоча це може здаватися на перший погляд, вона вважається B2O3 як один з найбільш складних неорганічних оксидів; не тільки з структурної точки зору, але і завдяки змінним властивостям, які набувають окуляри і кераміка, до яких вони додаються до їх матриці.

Індекс

  • 1 Структура оксиду бору
    • 1.1 Блок BO3
    • 1.2 Кристалічна структура
    • 1.3 Склоподібна структура
  • 2 Властивості
    • 2.1 Фізичний вигляд
    • 2.2 Молекулярна маса
    • 2.3 Смак
    • 2.4 Щільність
    • 2.5 Точка плавлення
    • 2.6 Точка кипіння
    • 2.7 Стабільність
  • 3 Номенклатура
  • 4 Використання
    • 4.1 Синтез тригалогенідів бору
    • 4.2 Інсектицид
    • 4.3 Розчинник оксидів металів: утворення склянок, кераміки та борових сплавів
    • 4.4
  • 5 Посилання

Структура оксиду бору

BO Unit3

В2O3 є ковалентним твердим речовиною, тому в теорії в його структурі немає іонів B3+ або O2-, але B-O посилання. Бор, згідно теорії валентних зв'язків (VTE), може утворювати тільки три ковалентні зв'язки; в даному випадку три B-O посилання. Як наслідок цього, очікувана геометрія повинна бути тригональною, BO3.

Молекула БО3 він недостатній для електронів, особливо атомів кисню; однак, деякі з них можуть взаємодіяти один з одним для забезпечення зазначеного дефіциту. Отже, трикутники BO3 вони об'єднуються, розділяючи кисневий міст, і вони розподіляються в просторі як трикутні рядні мережі зі своїми площинами, орієнтованими по-різному.

Кристалічна структура

Верхнє зображення показує приклад згаданих рядків з трикутними блоками BO3. Якщо дивитися уважно, не всі обличчя площин вказують на читача, а на іншу сторону. Орієнтації цих граней можуть бути відповідальними за те, як визначається B2O3 при певній температурі і тиску.

Коли ці мережі мають структурну структуру дальніх, це кристалічна тверда речовина, яка може бути побудована з її елементарної комірки. Ось тут кажуть, що В2O3 Він має дві кристалічні поліморфи: α і β.

Α-B2O3 відбувається при тиску навколишнього середовища (1 атм) і вважається кінетично нестійким; насправді, це одна з причин, чому оксид бору, ймовірно, є сполукою важкої кристалізації.

Інший поліморф, β-B2O3, виходить при високих тисках в діапазоні ГПа; отже, його щільність повинна бути більшою, ніж щільність α-B2O3.

Склоподібна структура

Мережі БО3 природно, вони схильні приймати аморфні структури; є такі, що не мають структури, що описує молекули або іони в твердому тілі. Синтезуючи B2O3 його переважна форма аморфна, а не кристалічна; у правильних словах: це тверда речовина більш склоподібне, ніж кристалічна.

Тоді сказано, що В2O3  він є склоподібним або аморфним при його мережі BO3 Вони брудні. Не тільки це, але й вони змінюють спосіб, у який вони зібралися. Замість того, щоб бути розташованими в тригональній геометрії, вони в кінцевому підсумку пов'язані з створенням того, що дослідники називають бороксольним кільцем (верхнє зображення).

Зверніть увагу на очевидну різницю між трикутними і гексагональними одиницями. Трикутні характеризують B2O3 кристалічний і гексагональний до B2O3 склоподібне Іншим способом посилатися на цю аморфну ​​фазу є борове скло, або за формулою: g-B2O3 ("g" походить від слова glassy, ​​англійською).

Таким чином, мережі G-B2O3 вони складаються з бороксольних кілець, а не з БО3. Однак g-B2O3 може кристалізуватися до α-B2O3, що означатиме взаємоперетворення кілець у трикутники, а також визначають досягнуту ступінь кристалізації.

Властивості

Зовнішній вигляд

Це безбарвне і склоподібне тверде тіло. У кристалічній формі він білий.

Молекулярна маса

69,6182 г / моль.

Смак

Трохи гіркий

Щільність

-Кристалічний: 2,46 г / мл.

-Склоподібне: 1,80 г / мл.

Точка плавлення

Вона не має повністю визначеної точки плавлення, тому що вона залежить від того, наскільки це кристалічне або склоподібне. Чисто кристалічна форма плавиться при 450 ° С; однак склоподібна форма плавиться в діапазоні температур від 300 до 700ºC.

Точка кипіння

Знову ж таки, повідомлені значення не відповідають цьому значенню. Мабуть, рідкий оксид бору (розплавлений з його кристалів або його скло) кипить при 1860ºC.

Стабільність

Вона повинна бути сухою, оскільки вона поглинає вологу, щоб перетворитися на борну кислоту, B (OH)3.

Номенклатура

Оксид бору можна назвати іншими способами, такими як:

-Дибороксид (систематична номенклатура).

-Оксид бору (III) (номенклатура запасів).

-Борний оксид (традиційна номенклатура).

Використання

Деякі способи використання оксиду бору:

Синтез тригалогенідів бору

Від B2O3 можуть бути синтезовані тригаліди бору, BX3 (X = F, Cl і Br). Ці сполуки є кислотами Льюїса, і з ними можна вводити атоми бору до певних молекул для отримання інших похідних з новими властивостями..

Інсектицид

Тверду суміш з борною кислотою, В2O3-B (OH)3, являє собою формулу, яка використовується як вітчизняний інсектицид.

Розчинник оксидів металів: утворення склянок, кераміки і борових сплавів

Рідкий оксид бору здатний розчиняти оксиди металів. З цієї отриманої суміші після охолодження тверді речовини отримують з бору і металів.

Залежно від кількості B2O3 використовується, як і техніка, і тип оксиду металу, можна отримати багате різноманіття склянок (боросиликатов), кераміки (нітриди і карбіди бору), а також сплави (якщо використовуються тільки метали).

Загалом, скло або кераміка набувають більшу міцність і міцність, а також більшу міцність. У випадку з окулярами, вони в кінцевому підсумку використовуються для оптичних лінз і телескопів, а також для електронних пристроїв.

Binder

При будівництві сталеплавильних печей використовуються вогнетривкі цегли з магнієвою основою. У них оксид бору використовується як сполучна речовина, допомагаючи тримати їх міцно пов'язаними.

Список літератури

  1. Shiver & Atkins. (2008). Неорганічна хімія (Четверте видання). Mc Graw Hill.
  2. Вікіпедія. (2019). Триоксид бору. Отримано з: en.wikipedia.org
  3. PubChem. (2019). Борний оксид. Отримано з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. Rio Tinto. (2019). Оксид борикса. 20 Mule Team Borax. Отримано з: borax.com
  5. А. Муханов, О. О. Куракевич і В. Л. Соложенко. (s.f.). Про твердість оксиду бору (III). LPMTMCNRS, Université Paris Nord, Villetaneuse, Франція.
  6. Хансен Т. (2015). B2O3 (Борний оксид). Отримано з: digitalfire.com