БОР ОКСИД (B2O3): СТРУКТУРА, СВОЙСТВА И ПРИЛОЖЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025

На борен оксид или борен анхидрид е неорганично съединение, чиято химична формула е B ₂ O ₃. Тъй като борът и кислородът са елементи на p блока на периодичната таблица и още повече, глави на съответните им групи, разликата в електроотрицателността между тях не е много голяма; следователно се очаква B ₂ O ₃ да има ковалентно естество.

B ₂ O ₃ се приготвя чрез разтваряне на бора в концентрирана сярна киселина в топилна пещ и при температура 750 ° С; термично дехидратираща борна киселина, B (OH) ₃, при температура около 300 ° С; или той може да бъде образуван като продукт на реакцията на диборан (B ₂ H ₆) с кислород.

Борен оксид на прах. Източник: Materialscientist в английската Wikipedia

Борният оксид може да има полупрозрачен стъклен или кристален вид; последният чрез смилане може да се получи под формата на прах (горно изображение).

Въпреки че на пръв поглед може да не изглежда така, B ₂ O ₃ се счита за един от най-сложните неорганични оксиди; не само от структурна гледна точка, но и поради променливите свойства, придобити от стъкла и керамика, към които това се добавя към тяхната матрица.

Структура на борния оксид

БО единица

B ₂ O ₃ е ковалентно твърдо вещество, така че на теория в неговата структура няма йони B ³⁺ или O ², а BO връзки. Борът, според теорията на валентната връзка (TEV), може да образува само три ковалентни връзки; в този случай три БО връзки. В резултат на това очакваната геометрия трябва да бъде тригонална, BO ₃.

Молекулата BO ₃ има недостиг на електрони, особено кислородни атоми; Въпреки това, няколко от тях могат да си взаимодействат помежду си, за да осигурят споменатия дефицит. Така триъгълниците BO ₃ се съединяват чрез споделяне на кислороден мост и се разпределят в пространството като мрежи от триъгълни редове с техните равнини, ориентирани по различни начини.

Кристална структура

Кристална структура на борния оксид. Източник: Орчи

Пример за такива редове с триъгълни единици BO ₃ е показан на изображението по-горе. Ако се вгледате внимателно, не всички лица на плановете сочат към читателя, а по друг начин. Ориентациите на тези лица може да са отговорни за това как се определя B ₂ O ₃ при определена температура и налягане.

Когато тези мрежи имат структурен модел с дълъг обхват, това е кристално твърдо вещество, което може да бъде изградено от неговата единична клетка. Тук се казва, че B ₂ O ₃ има два кристални полиморфа: α и β.

Α-B ₂ O ₃ се произвежда при налягане на околната среда (1 атмосфера) и се казва, че е кинетично нестабилна; всъщност това е една от причините, че борният оксид вероятно е трудно кристализиращо се съединение.

В друг полиморф, β-B ₂ O ₃, се получава при високи налягания в диапазона GPa; следователно, плътността му трябва да бъде по-голяма от тази на α-B ₂ O ₃.

Стъкловидна структура

Бороксол пръстен. Източник: CCoil

Мрежите BO ₃ естествено са склонни да приемат аморфни структури; Това са, липсва им модел, който описва молекулите или йони в твърдото вещество. Когато В ₂ O ₃ се синтезира, неговата преобладаваща форма е аморфен и кристален не; с правилни думи: тя е твърда, по-стъклена от кристална.

След това се казва, че B ₂ O ₃ е стъкловидно или аморфно, когато неговите BO ₃ мрежи са неуредици. Не само това, но и те променят начина, по който се събират. Вместо да бъдат подредени в тригонална геометрия, те завършват на примка заедно, за да създадат това, което изследователите наричат ​​пръстен с бороксол (горно изображение).

Обърнете внимание на очевидната разлика между триъгълните и шестоъгълните единици. Триъгълните характеризират кристалния B ₂ O ₃, а шестоъгълните - стъкловидното B ₂ O ₃. Друг начин да се отнесе към тази аморфна фаза е борното стъкло или по формула: gB ₂ O ₃ („g“ идва от думата стъклен, на английски).

Така, GB ₂ O ₃ мрежи са съставени от boroxol пръстени и не БО ₃ единици. Въпреки това, GB ₂ O ₃ може да кристализира с α-B ₂ O ₃, което би означавало на взаимно превръщане на пръстени на триъгълници, и също така ще определи степента на кристализация постигната.

Имоти

Външен вид

Това е безцветно, стъклено твърдо вещество. В кристалната си форма е бял.

Молекулярна маса

69.6182 g / mol.

вкус

Леко горчив

плътност

-Кристален: 2,46 g / mL.

-Стъкловидно: 1,80 g / mL.

Точка на топене

Той няма напълно дефинирана точка на топене, защото зависи от това колко кристална или стъклена е тя. Чисто кристалната форма се топи при 450 ° С; обаче стъклената форма се разтопява в температурен диапазон от 300 до 700 ° С.

Точка на кипене

Отново отчетените стойности не съвпадат с тази стойност. Очевидно течният борен оксид (разтопен от кристалите му или от стъклото му) кипи при 1860 ° C.

стабилност

Трябва да се съхранява суха, тъй като абсорбира влагата, за да се трансформира в борна киселина, B (OH) ₃.

номенклатура

Борният оксид може да бъде наречен по други начини, като:

-Диборон триоксид (систематична номенклатура).

-Бор (III) оксид (номенклатура на запасите).

-Борен оксид (традиционна номенклатура).

Приложения

Някои от употребите на борния оксид са:

Синтез на борни трихалиди

Бор trihalogenides, BX ₃ (X = F, CI и Br) могат да бъдат синтезирани от B ₂ O ₃. Тези съединения са киселини на Луис и с тях е възможно да се въведат борни атоми в определени молекули, за да се получат други производни с нови свойства.

Инсектицид

Твърда смес с борна киселина, B ₂ O ₃ -В (ОН) ₃, представлява формула, която се използва като домакински инсектицид.

Разтворител за метални оксиди: образуване на стъкла, керамика и борни сплави

Течният борен оксид е способен да разтваря метални оксиди. От получената смес след охлаждане се получават твърди частици, съставени от бор и метали.

В зависимост от използваното количество B ₂ O ₃, както и от техниката и вида на металния оксид, може да се получи богато разнообразие от чаши (боросиликати), керамика (борни нитриди и карбиди) и сплави (ако се използват). само метали).

Като цяло стъклото или керамиката придобиват по-голяма устойчивост и здравина, а също и по-голяма издръжливост. В случая с очилата те в крайна сметка се използват за оптични и телескопични лещи и за електронни устройства.

папка

При изграждането на стоманоплавилни пещи се използват огнеупорни тухли на основата на магнезий. Боровият оксид се използва като свързващо вещество, спомагайки за здравото им придържане.

Препратки

1. Шивър и Аткинс. (2008 г.). Неорганична химия. (Четвърто издание). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Борен триоксид. Възстановено от: en.wikipedia.org
3. PubChem. (2019). Борен оксид. Възстановени от: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Рио Тинто. (2019). Борикс оксид. 20 муле отбор боракс. Възстановено от: borax.com
5. А. Муханов, О. О. Куракевич и В. Л. Соложенко. (SF). За твърдостта на борния (III) оксид. LPMTMCNRS, Université Paris Nord, Villetaneuse, Франция.
6. Хансен Т. (2015). B ₂ O ₃ (борен оксид). Възстановена от: digitalfire.com