- Struktura tlenku boru
- Jednostka BO
- Struktura krystaliczna
- Struktura szklista
- Nieruchomości
- Wygląd fizyczny
- Masa cząsteczkowa
- Smak
- Gęstość
- Temperatura topnienia
- Temperatura wrzenia
- Stabilność
- Nomenklatura
- Aplikacje
- Synteza trihalogenków boru
- Środek owadobójczy
- Rozpuszczalnik do tlenków metali: tworzenie szkieł, ceramiki i stopów boru
- Spoiwo
- Bibliografia
Tlenek boru lub bezwodnik borowy jest nieorganicznym związkiem, którego wzór chemiczny B 2 O 3 . Ponieważ bor i tlen są elementami bloku p układu okresowego, a tym bardziej głowicami odpowiednich grup, różnica elektroujemności między nimi nie jest zbyt duża; dlatego oczekuje się, że B 2 O 3 będzie z natury kowalencyjny.
B 2 O 3 wytwarza się przez rozpuszczenie boraksu w stężonym kwasie siarkowym w piecu do topienia w temperaturze 750 ° C; kwas borowy odwadniający termicznie B (OH) 3 , w temperaturze około 300 ° C; lub też może powstać jako produkt reakcji diboranu (B 2 H 6 ) z tlenem.
Proszek tlenku boru. Źródło: Materiałoznawca z angielskiej Wikipedii
Tlenek boru może mieć półprzezroczysty szklisty lub krystaliczny wygląd; ten ostatni przez mielenie można uzyskać w postaci proszku (górne zdjęcie).
Chociaż na pierwszy rzut oka może się tak nie wydawać, B 2 O 3 jest uważany za jeden z najbardziej złożonych tlenków nieorganicznych; nie tylko ze strukturalnego punktu widzenia, ale także ze względu na zmienne właściwości szkła i ceramiki, do której dodaje się to do ich matrycy.
Struktura tlenku boru
Jednostka BO
B 2 O 3 jest ciałem kowalencyjnym, więc teoretycznie w jego strukturze nie ma jonów B 3+ ani O 2 , ale wiązania BO. Bor, zgodnie z teorią wiązań walencyjnych (TEV), może tworzyć tylko trzy wiązania kowalencyjne; w tym przypadku trzy łącza BO. W konsekwencji oczekiwana geometria musi być trygonalna, BO 3 .
Cząsteczka BO 3 ma niedobór elektronów, zwłaszcza atomów tlenu; Jednak kilka z nich może współdziałać ze sobą, aby uzupełnić wspomniany niedobór. W ten sposób trójkąty BO 3 są połączone przez wspólny mostek tlenowy i są rozmieszczone w przestrzeni jako sieci trójkątnych rzędów, których płaszczyzny są zorientowane w różny sposób.
Struktura krystaliczna
Struktura krystaliczna tlenku boru. Źródło: Orci
Przykład takich rzędów z trójkątnymi jednostkami BO 3 pokazano na powyższym obrazku . Jeśli przyjrzysz się uważnie, nie wszystkie twarze planów wskazują na czytelnika, ale w drugą stronę. Orientacja tych ścian może odpowiadać za to, jak definiuje się B 2 O 3 w określonej temperaturze i ciśnieniu.
Kiedy te sieci mają wzorzec strukturalny dalekiego zasięgu, jest to krystaliczna substancja stała, którą można zbudować z komórki elementarnej. Tutaj mówi się, że B 2 O 3 ma dwa krystaliczne polimorfy: α i β.
Α-B 2 O 3 jest wytwarzany pod ciśnieniem otoczenia (1 atm) i mówi się, że jest niestabilny kinetycznie; w rzeczywistości jest to jeden z powodów, dla których tlenek boru jest prawdopodobnie związkiem trudnym do krystalizacji.
Drugi polimorf, β-B 2 O 3 , jest otrzymywany przy wysokich ciśnieniach w zakresie GPa; dlatego jego gęstość musi być większa niż gęstość α-B 2 O 3 .
Struktura szklista
Pierścień boroksolowy. Źródło: CCoil
Sieci BO 3 naturalnie mają tendencję do przyjmowania struktur amorficznych; To znaczy, że brakuje im wzoru, który opisuje cząsteczki lub jony w ciele stałym. Kiedy syntetyzuje się B 2 O 3 , jego dominująca forma jest amorficzna, a nie krystaliczna; słusznie: jest to ciało stałe bardziej szkliste niż krystaliczne.
Mówi się wtedy, że B 2 O 3 jest szklisty lub bezpostaciowy, gdy jego sieci BO 3 są nieuporządkowane. Nie tylko to, ale także zmieniają sposób, w jaki się spotykają. Zamiast układać się w trygonalną geometrię, łączą się ze sobą, tworząc coś, co naukowcy nazywają pierścieniem boroksolowym (górne zdjęcie).
Zwróć uwagę na oczywistą różnicę między jednostkami trójkątnymi i sześciokątnymi. Trójkątne charakteryzują krystaliczny B 2 O 3 , a sześciokątne szklisty B 2 O 3 . Innym sposobem określenia tej fazy amorficznej jest szkło borowe lub wzór: gB 2 O 3 („g” pochodzi od angielskiego słowa szklisty).
Zatem sieci gB 2 O 3 składają się z pierścieni boroksolowych, a nie jednostek BO 3 . Jednak gB 2 O 3 może krystalizować do α-B 2 O 3 , co oznaczałoby wzajemną przemianę pierścieni w trójkąty, a także określałby osiągnięty stopień krystalizacji.
Nieruchomości
Wygląd fizyczny
Jest to bezbarwne, szkliste ciało stałe. W swojej krystalicznej postaci jest biały.
Masa cząsteczkowa
69,6182 g / mol.
Smak
Lekko gorzki
Gęstość
-Krystaliczny: 2,46 g / ml.
-Vitreous: 1,80 g / ml.
Temperatura topnienia
Nie ma w pełni określonej temperatury topnienia, ponieważ zależy od tego, jak jest krystaliczny lub szklisty. Czysto krystaliczna postać topi się w 450 ° C; jednakże szklista forma topi się w zakresie temperatur od 300 do 700ºC.
Temperatura wrzenia
Ponownie zgłoszone wartości nie pasują do tej wartości. Wygląda na to, że ciekły tlenek boru (stopiony z jego kryształów lub ze szkła) wrze w temperaturze 1860ºC.
Stabilność
Musi być suchy, ponieważ wchłania wilgoć i przekształca się w kwas borowy B (OH) 3 .
Nomenklatura
Tlenek boru można nazwać na inne sposoby, na przykład:
-Tritlenek diboronu (nomenklatura systematyczna).
-Tlenek boru (III) (nomenklatura zapasów).
-Tlenek borowy (nomenklatura tradycyjna).
Aplikacje
Niektóre zastosowania tlenku boru to:
Synteza trihalogenków boru
Trihalogenki boru, BX 3 (X = F, Cl i Br) można zsyntetyzować z B 2 O 3 . Związki te to kwasy Lewisa, a za ich pomocą można wprowadzić atomy boru do pewnych cząsteczek w celu uzyskania innych pochodnych o nowych właściwościach.
Środek owadobójczy
Stała mieszanina z kwasem borowym, B 2 O 3 -B (OH) 3 , to preparat stosowany jako środek owadobójczy do użytku domowego.
Rozpuszczalnik do tlenków metali: tworzenie szkieł, ceramiki i stopów boru
Ciekły tlenek boru jest zdolny do rozpuszczania tlenków metali. Z tej powstałej mieszaniny, po schłodzeniu, otrzymuje się ciała stałe złożone z boru i metali.
W zależności od ilości użytego B 2 O 3 , a także od zastosowanej techniki i rodzaju tlenku metalu, można otrzymać bogatą różnorodność szkieł (borokrzemiany), ceramiki (azotki i węgliki boru) oraz stopów (jeśli są stosowane). tylko metale).
Ogólnie szkło czy ceramika uzyskują większą odporność i wytrzymałość, a także większą trwałość. W przypadku okularów są one ostatecznie używane w soczewkach optycznych i teleskopowych oraz w urządzeniach elektronicznych.
Spoiwo
Do budowy pieców do topienia stali stosuje się cegły ogniotrwałe na bazie magnezu. Tlenek boru jest używany jako spoiwo, pomagając mocno je trzymać.
Bibliografia
- Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. (Czwarta edycja). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2019). Trójtlenek boru. Odzyskane z: en.wikipedia.org
- PubChem. (2019). Tlenek boru. Odzyskany z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Rio Tinto. (2019). Tlenek Borixa. 20 Mule Team Borax. Odzyskane z: borax.com
- A. Mukhanov, OO Kurakevich i VL Solozhenko. (sf). O twardości tlenku boru (III). LPMTMCNRS, Université Paris Nord, Villetaneuse, Francja.
- Hansen T. (2015). B 2 O 3 (tlenek boru). Odzyskany z: digitalfire.com