Структура оксида бора (B2O3), свойства, номенклатура и применение



оксид бора или борный ангидрид представляет собой неорганическое соединение, химическая формула которого B2О3. Так как бор и кислород элементов р-блока периодической таблицы и даже больше головок их соответствующих групп, разница электроотрицательности между ними не очень велика; следовательно, следует ожидать, что B2О3 быть ковалентным в природе.

Б2О3 его готовят растворением буры в концентрированной серной кислоте в плавильной печи и при температуре 750 ° С; термически дегидратирующая борная кислота, B (OH)3, при температуре около 300 ° С; или он также может быть образован как продукт диборановой реакции (В2H6) с кислородом.

Оксид бора может иметь полупрозрачный стеклянный или кристаллический вид; Последний может быть получен путем измельчения в виде порошка (верхнее изображение).

Хотя это может показаться не на первый взгляд, это считается B2О3 как один из самых сложных неорганических оксидов; не только со структурной точки зрения, но и благодаря переменным свойствам, которые приобретают стекла и керамика, к которым они добавляются в свою матрицу.

индекс

  • 1 Структура оксида бора
    • 1.1 Блок BO3
    • 1.2 Кристаллическая структура
    • 1.3 Стекловидное строение
  • 2 свойства
    • 2.1 Внешний вид
    • 2.2 Молекулярная масса
    • 2.3 Вкус
    • 2.4 Плотность
    • 2.5 Точка плавления
    • 2.6 Точка кипения
    • 2.7 Стабильность
  • 3 Номенклатура
  • 4 использования
    • 4.1 Синтез тригалогенидов бора
    • 4.2 Инсектицид
    • 4.3 Растворитель оксидов металлов: образование стекол, керамики и сплавов бора
    • 4.4 Binder
  • 5 ссылок

Структура оксида бора

Блок БО3

Б2О3 является ковалентным телом, поэтому теоретически в его структуре нет ионов B3+ ни о2-, но B-O ссылки. Бор, согласно теории валентных связей (VTE), может образовывать только три ковалентные связи; в этом случае три B-O ссылки. Как следствие этого, ожидаемая геометрия должна быть тригональной, BO3.

Молекула БО3 дефицит электронов, особенно атомов кислорода; однако некоторые из них могут взаимодействовать друг с другом для восполнения указанного недостатка. Итак, треугольники BO3 они объединяются, разделяя кислородный мостик, и распределяются в пространстве в виде треугольных рядовых сетей, плоскости которых ориентированы по-разному.

Кристаллическая структура

Верхнее изображение показывает пример упомянутых рядов с треугольными единицами BO3. Если вы внимательно посмотрите, не все грани плоскостей указывают на читателя, но на другую сторону. Ориентация этих граней может быть ответственна за то, как определяется B2О3 при определенной температуре и давлении.

Когда эти сети имеют дальний структурный рисунок, это кристаллическое твердое тело, которое может быть построено из его элементарной ячейки. Это где B, как говорят,2О3 Он имеет два кристаллических полиморфа: α и β.

Α-B2О3 происходит при атмосферном давлении (1 атм) и считается кинетически нестабильным; на самом деле, это одна из причин, по которой оксид бора, вероятно, представляет собой соединение сложной кристаллизации..

Другой полиморф, β-B2О3, его получают при высоких давлениях в диапазоне ГПа; следовательно, его плотность должна быть больше плотности α-B2О3.

Стекловидное строение

Сети БО3 естественно, они имеют тенденцию принимать аморфные структуры; это отсутствие модели, которая описывает молекулы или ионы в твердом теле. Синтезируя B2О3 его преобладающая форма является аморфной, а не кристаллической; правильными словами: это твердое вещество более стекловидное, чем кристаллическое.

Тогда говорят, что B2О3  это стекловидное или аморфное, когда его сети BO3 Они грязные. Не только это, но и они меняют способ, которым они собираются вместе. Вместо того, чтобы располагаться в треугольной геометрии, они заканчивают тем, что были связаны, чтобы создать то, что исследователи называют бороксольным кольцом (верхнее изображение).

Обратите внимание на очевидную разницу между треугольными и шестиугольными единицами. Треугольные характеризуют B2О3 кристаллический и шестиугольный B2О3 стекловидное тело. Другим способом обозначить эту аморфную фазу является борное стекло или по формуле: g-B2О3 («g» происходит от слова «гладкий» на английском языке).

Таким образом, сети G-B2О3 они состоят из бороксольных колец, а не единиц БО3. Тем не менее, G-B2О3 может кристаллизоваться в α-B2О3, что подразумевает взаимопревращение колец в треугольники, а также определяет степень достигнутой кристаллизации.

свойства

Внешний вид

Это бесцветное и стеклообразное твердое вещество. В своей кристаллической форме он белый.

Молекулярная масса

69,6182 г / моль.

аромат

Немного горький

плотность

-Кристаллический: 2,46 г / мл.

-Стекловидное тело: 1,80 г / мл.

Точка плавления

Он не имеет полностью определенной точки плавления, поскольку зависит от того, насколько он кристаллический или стекловидный. Чисто кристаллическая форма плавится при 450 ° С; однако стеклообразная форма плавится при температуре от 300 до 700ºC.

Точка кипения

Опять же, сообщенные значения не соответствуют этому значению. По-видимому, жидкий оксид бора (расплавленный из его кристаллов или стекла) кипит при 1860ºC.

стабильность

Он должен быть сухим, так как он поглощает влагу и превращается в борную кислоту, B (OH)3.

номенклатура

Оксид бора можно назвать другими способами, такими как:

-Diboro триоксид (систематическая номенклатура).

-Оксид бора (III) (номенклатура сырья).

-Оксид бора (традиционная номенклатура).

приложений

Некоторые из применений оксида бора:

Синтез тригалогенидов бора

Из Б2О3 могут быть синтезированы тригалогениды бора, BX3 (Х = F, Cl и Br). Эти соединения представляют собой кислоты Льюиса, и с их помощью можно вводить атомы бора в определенные молекулы, чтобы получить другие производные с новыми свойствами..

инсектицид

Твердая смесь с борной кислотой, B2О3-Б (ОН)3, представляет собой формулу, которая используется в качестве бытового инсектицида.

Растворитель оксидов металлов: образование стекол, керамики и сплавов бора

Жидкий оксид бора способен растворять оксиды металлов. Из этой полученной смеси после охлаждения получают твердые вещества из бора и металлов..

В зависимости от количества Б2О3 Используемый, а также метод и тип оксида металла, вы можете получить богатое разнообразие стекол (боросиликатов), керамики (нитридов и карбидов бора) и сплавов (если используются только металлы).

В целом, стекло или керамика приобретают большую прочность и прочность, а также большую долговечность. В случае очков, они в конечном итоге используются для оптических линз и телескопов, а также для электронных устройств.

связующее вещество

При строительстве сталеплавильных печей используются огнеупорные кирпичи на магниевой основе. В них оксид бора используется в качестве связующего вещества, помогая держать их крепко связанными.

ссылки

  1. Дрожь и Аткинс. (2008). Неорганическая химия (Четвертое издание). Mc Graw Hill.
  2. Wikipedia. (2019). Триоксид бора. Получено с: en.wikipedia.org
  3. PubChem. (2019). Борная окись. Получено из: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. Рио Тинто. (2019). Борикс оксид. 20 Мул Командная Бура. Получено с: borax.com
  5. А. Муханов, О. О. Куракевич, В. Л. Соложенко. (Н.Д.). О твердости оксида бора (III). LPMTMCNRS, Университет Париж Норд, Villetaneuse, Франция.
  6. Хансен Т. (2015). В2О3 (Борная окись). Получено с: digitalfire.com