Struktura, lastnosti, nomenklatura in uporabe borovega oksida (B2O3)



The borov oksid ali borov anhidrid je anorganska spojina, katere kemijska formula je B2O3. Ker so elementi bora in kisika bloka p periodnega sistema, in še več glav njihovih skupin, razlika med njimi ni zelo visoka; zato je pričakovati, da bo B2O3 biti kovalentna.

B2O3 pripravi se z raztapljanjem boraksa v koncentrirani žveplovi kislini v talilni peči in pri temperaturi 750 ° C; termična dehidracijska borova kislina, B (OH)3, pri temperaturi okoli 300 ° C; ali pa se lahko tvori tudi kot produkt reakcije diborana (B2H6) s kisikom.

Borov oksid ima lahko polprepusten steklast ali kristalen videz; Slednje lahko pridobimo z mletjem v obliki prahu (zgornja slika)..

Čeprav se morda ne zdi na prvi pogled, se šteje za B2O3 kot enega najbolj kompleksnih anorganskih oksidov; ne le s strukturnega vidika, temveč tudi zaradi spremenljivih lastnosti, ki jih pridobijo očala in keramika, h katerim se dodajajo njihovi matrici.

Indeks

  • 1 Struktura borovega oksida
    • 1.1 Enota BO3
    • 1.2 Kristalna struktura
    • 1.3 Struktura stekla
  • 2 Lastnosti
    • 2.1 Fizični izgled
    • 2.2 Molekulska masa
    • 2.3 Okus
    • 2.4 Gostota
    • 2.5 Tališče
    • 2.6 Vrelišče
    • 2.7 Stabilnost
  • 3 Nomenklatura
  • 4 Uporabe
    • 4.1 Sinteza borovih trihalidov
    • 4.2 Insekticid
    • 4.3 Topilo kovinskih oksidov: nastajanje kozarcev, keramike in borove zlitine
    • 4.4 Vezivo
  • 5 Reference

Struktura borovega oksida

BO enota3

B2O3 je kovalentna trdna snov, tako da v teoriji ni ionov B v njegovi strukturi3+ niti O2-, ampak povezave B-O. Bor po teoriji valentnih vezi (VTE) lahko tvori le tri kovalentne vezi; v tem primeru tri povezave B-O. Zaradi tega mora biti pričakovana geometrija trigonalna, BO3.

Molekula BO3 primanjkuje elektronov, zlasti kisikovih atomov; vendar pa lahko nekatere od njih medsebojno sodelujejo, da zagotovijo navedeno pomanjkljivost. Torej trikotniki BO3 združujejo se z deljenjem kisikovega mostu in se razporejajo v prostoru kot trikotne mreže, katerih ravnine so usmerjene na različne načine.

Kristalna struktura

Zgornja slika prikazuje primer omenjenih vrst z trikotnimi enotami BO3. Če pozorno pogledate, vsi obrazi ravnin ne kažejo na bralca, ampak na drugo stran. Usmeritve teh obrazov so lahko odgovorne za to, kako je definiran B2O3 pri določeni temperaturi in tlaku.

Kadar imajo ta omrežja strukturni vzorec velike razdalje, je to kristalinična trdna snov, ki jo je mogoče izdelati iz enote celice. Tu se pravi, da je B2O3 Ima dva kristalna polimorfa: α in β.

Α-B2O3 nastane pri tlaku okolja (1 atm) in je kinetično nestabilen; pravzaprav je to eden od razlogov, zakaj je borov oksid verjetno spojina težke kristalizacije.

Drugi polimorf, β-B2O3, dobimo ga pri visokih tlakih v območju GPa; zato mora biti njegova gostota večja od gostote α-B2O3.

Struktura stekla

Omrežja BO3 seveda se nagibajo k sprejemanju amorfnih struktur; to so, ki nimajo vzorca, ki opisuje molekule ali ione v trdni snovi. S sintetiziranjem B2O3 njegova prevladujoča oblika je amorfna in ne kristalinična; v pravilnih besedah: je trdna, bolj steklasta kot kristalna.

Rečeno je torej, da je B2O3  je steklast ali amorfen, kadar je njegova mreža BO3 So grde. Ne samo to, ampak tudi spremenijo način, kako se združijo. Namesto, da bi bili razporejeni v trigonalni geometriji, so na koncu povezani z ustvarjanjem tega, kar raziskovalci imenujejo boroksolni obroč (top image).

Upoštevajte očitno razliko med trikotnimi in šesterokotnimi enotami. Trikotne karakteristike označujejo B2O3 kristalinično in šesterokotno na B2O3 steklovino Drugi način, da se sklicuje na to amorfno fazo, je borov steklo ali s formulo: g-B2O3 ('g' prihaja iz besede glassy, ​​v angleščini).

Tako omrežja G-B2O3 sestavljeni so iz boroksolnih obročev in ne iz enot BO3. Vendar pa g-B2O3 lahko kristalizira v α-B2O3, kar bi pomenilo medsebojno preoblikovanje obročev v trikotnike in tudi opredelilo doseženo stopnjo kristalizacije.

Lastnosti

Fizični izgled

Je brezbarvna in steklasta trdna snov. V svoji kristalni obliki je bela.

Molekularna masa

69,6182 g / mol.

Okus

Rahlo grenko

Gostota

-Kristalinična: 2,46 g / ml.

-Zasteklitev: 1,80 g / ml.

Tališče

Ni natančno določena tališča, saj je odvisna od tega, kako kristaliničen ali steklast. Čista kristalna oblika se tali pri 450 ° C; vendar se steklasta oblika topi v temperaturnem območju od 300 do 700 ° C.

Vrelišče

Sporočene vrednosti se ne ujemajo s to vrednostjo. Očitno tekoči borov oksid (stopljen iz kristalov ali stekla) vre pri 1860 ° C.

Stabilnost

Hraniti je treba na suhem, ker absorbira vlago, da se pretvori v borovo kislino, B (OH)3.

Nomenklatura

Borov oksid lahko imenujemo na druge načine, kot so:

-Diboro trioksid (sistematična nomenklatura).

-Borov oksid (III) (nomenklatura zalog).

-Borni oksid (tradicionalna nomenklatura).

Uporabe

Nekatere uporabe borovega oksida so:

Sinteza borovih trihalidov

Iz B2O3 lahko sintetiziramo borove trihalide, BX3 (X = F, Cl in Br). Te spojine so Lewisove kisline in z njimi je možno v določene molekule uvesti atome bora, da dobimo druge derivate z novimi lastnostmi..

Insekticid

Trdna zmes z borovo kislino, B2O3-B (OH)3, predstavlja formulo, ki se uporablja kot domači insekticid.

Topilo kovinskih oksidov: tvorba kozarcev, keramike in borove zlitine

Tekoči borov oksid lahko raztopi kovinske okside. Iz te mešanice, ki jo ohladimo, trdne snovi dobimo z borom in kovinami.

Glede na količino B2O3 uporabljeni, kot tudi tehnika in vrsta kovinskega oksida, lahko dobite bogato paleto kozarcev (borosilikati), keramike (nitridi in borovi karbidi) in zlitine (če se uporabljajo le kovine).

Na splošno steklo ali keramika pridobijo večjo trdnost in trdnost ter večjo vzdržljivost. Pri steklih se na koncu uporabljajo za optične leče in teleskope ter za elektronske naprave.

Binder

Pri gradnji jeklenih talilnih peči se uporabljajo ognjevarni opeki z magnezijevo bazo. V njih se borov oksid uporablja kot vezivo, kar pripomore k njihovi tesni vezavi.

Reference

  1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija (Četrta izdaja). Mc Graw Hill.
  2. Wikipedija. (2019). Bor trioksid. Vzpostavljeno iz: en.wikipedia.org
  3. PubChem. (2019). Borni oksid. Vzpostavljeno iz: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. Rio Tinto. (2019). Borix oksid. 20 Mula Team boraks. Vzpostavljeno iz: borax.com
  5. A. Mukhanov, O. O. Kurakevich in V. L. Solozhenko. (s.f.). O trdoti bora (III) oksida. LPMTMCNRS, Université Paris Nord, Villetaneuse, Francija.
  6. Hansen T. (2015). B2O3 (Borni oksid). Vzpostavljeno iz: digitalfire.com