BOORIOKSIDI (B2O3): RAKENNE, OMINAISUUDET JA KÄYTÖT - KEMIA - 2026

Boorioksidia tai boorihappoanhydridin on epäorgaaninen yhdiste, jonka kemiallinen kaava on B ₂ O ₃. Koska boori ja happi ovat jaksollisen taulukon p-lohkon ja etenkin vastaavien ryhmien päällisiä osia, niiden välinen elektronegatiivisuusero ei ole kovin suuri; Näin ollen, B- ₂ O ₃ on odotetaan olevan kovalenttinen luonne.

B ₂ O ₃ valmistetaan liuottamalla booraksia väkevässä rikkihapossa sulatusuunissa ja lämpötilassa 750 ° C; lämpöhydratoiva boorihappo, B (OH) ₃, lämpötilassa noin 300 ° C; tai se voi myös olla muodostettu reaktion tuote diboraani (B ₂ H ₆), jossa on happea.

Boorioksidijauhe. Lähde: English Wikipedian materiaalitieteilijä

Boorioksidilla voi olla puoliläpinäkyvä lasimainen tai kiteinen ulkonäkö; jälkimmäinen jauhamalla voidaan saada jauhamalla (yläkuva).

Vaikka se ei ehkä näytä ensi silmäyksellä, B ₂ O _3: ta pidetään yhtenä monimutkaisimmista epäorgaanisista oksidista; ei vain rakenteellisesta näkökulmasta, vaan myös johtuen lasien ja keramiikan hankkimista muuttuvista ominaisuuksista, joihin tämä lisätään niiden matriisiin.

Boorioksidirakenne

BO-yksikkö

B ₂ O ₃ on kovalentti kiinteä aine, joten teoriassa sen rakenteessa ei ole B ^{3 +} tai O ² -ioneja, vaan BO-sidoksia. Boori voi valenssisidosteorian (TEV) mukaan muodostaa vain kolme kovalenttisidosta; tässä tapauksessa kolme BO-linkkiä. Tämän seurauksena odotettavissa olevan geometrian on oltava trigonaalinen, BO ₃.

BO ₃ -molekyylistä puuttuu elektroneja, erityisesti happiatomeja; Useat heistä voivat kuitenkin olla vuorovaikutuksessa toistensa kanssa mainitun puutteen tarjoamiseksi. Siten BO ₃ -kolmiot yhdistetään jakamalla happisilta, ja ne jakautuvat avaruudessa kolmion muotoisten rivien verkkoina niiden tasoilla, jotka ovat eri tavoin suunnatut.

Kristallirakenne

Boorioksidin kiteinen rakenne. Lähde: Orci

Yllä olevassa kuvassa on esimerkki sellaisista riveistä, joissa on ₃ BO-kolmion muotoisia yksiköitä. Jos tarkastellaan tarkkaan, kaikki suunnitelmien kasvot eivät osoita lukijaa kohti, vaan toisin. Näiden pintojen suunta voi olla vastuussa siitä, kuinka B ₂ O ₃ määritetään tietyssä lämpötilassa ja paineessa.

Kun näillä verkoilla on pitkän kantaman rakennekuvio, se on kiteinen kiinteä aine, joka voidaan rakentaa yksikkösolustaan. Tämä on silloin, kun sanotaan, että B ₂ O ₃ on kaksi kiteistä polymorfeja: α ja β.

Α-B ₂ O ₃ tuotetaan ympäröivässä paineessa (1 atm), ja sen sanotaan olevan kineettisesti epävakaa; itse asiassa tämä on yksi syy siihen, että boorioksidi on todennäköisesti vaikeasti kiteytyvä yhdiste.

Toinen polymorfi, β-B ₂ O ₃, saadaan korkeilla paineilla on GPa: n alueella; sen vuoksi sen tiheyden on oltava suurempi kuin a-B ₂ O _{3: n}.

Lasimainen rakenne

Boroksolirengas. Lähde: CCoil

BO ₃ -verkoilla on luonnollisesti taipumus omaksua amorfisia rakenteita; Nämä ovat, heistä puuttuu malli, joka kuvaa kiinteän aineen molekyylejä tai ioneja. Kun syntetisoidaan B ₂ O ₃, sen hallitseva muoto on amorfinen eikä kiteinen; oikein sanoin: se on kiinteä, enemmän lasinen kuin kiteinen.

B ₂ O ₃ on sitten sanotaan olevan lasimainen tai amorfinen, kun sen BO ₃ verkot ovat epäjärjestyksessä. Ei vain tämä, vaan ne myös muuttavat tapaamista. Sen sijaan, että ne olisi järjestetty trigonaaliseen geometriaan, ne lopulta linkittävät toisiinsa luodakseen mitä tutkijat kutsuvat boroksolirenkaksi (yläkuva).

Huomaa ilmeinen ero kolmion ja kuusikulmaisen yksikön välillä. Kolmiomainen niitä luonnehtivat kiteisen B- ₂ O ₃, ja kuusikulmaiset lasiaisen B ₂ O ₃. Toinen tapa viitata tähän amorfiseen faasiin on boorilasi tai kaava: gB ₂ O ₃ ('g' tulee sanasta glassy, ​​englanti).

Siten, gB ₂ O ₃ verkot koostuvat boroxol renkaat ja ei BO ₃ yksikköä. GB ₂ O ₃ voi kuitenkin kiteytyä a-B ₂ O _{3: ksi}, mikä tarkoittaisi renkaiden muuntautumista kolmioiksi ja määrittäisi myös saavutetun kiteytymisasteen.

ominaisuudet

Fyysinen ulkonäkö

Se on väritön, lasimainen kiinteä aine. Kiteisessä muodossaan se on valkoinen.

Molekyylimassa

69,6182 g / mol.

Maku

Hieman katkera

Tiheys

-Kiteinen: 2,46 g / ml.

- Lasinen: 1,80 g / ml.

Sulamispiste

Sillä ei ole täysin määriteltyä sulamispistettä, koska se riippuu siitä, kuinka kiteinen tai lasinen se on. Puhtaasti kiteinen muoto sulaa 450 ° C: ssa; lasimainen muoto sulaa kuitenkin lämpötila-alueella 300 - 700ºC.

Kiehumispiste

Jälleen ilmoitetut arvot eivät täsmää tähän arvoon. Ilmeisesti nestemäinen boorioksidi (sulatettu sen kiteistä tai lasista) kiehuu lämpötilassa 1860 ºC.

pysyvyys

Sitä on pidettävä kuivana, koska se imee kosteutta muuttuakseen boorihapoksi, B (OH) ₃.

nimistö

Boorioksidi voidaan nimetä muilla tavoilla, kuten:

-Diboronitrioksidi (systemaattinen nimikkeistö).

-Boron (III) oksidi (varastonimikkeistö).

-Boorihappo (perinteinen nimikkeistö).

Sovellukset

Jotkut boorioksidin käytöt ovat:

Booritrihalogenidien synteesi

Boori trihalogenides, BX ₃ (X = F, Cl ja Br), voidaan syntetisoida B ₂ O ₃. Nämä yhdisteet ovat Lewisin happoja, ja niiden kanssa on mahdollista viedä booriatomeja tiettyihin molekyyleihin saadakseen muita johdannaisia, joilla on uusia ominaisuuksia.

hyönteismyrkky

Kiinteä seos boorihapon kanssa, B ₂ O ₃ -B (OH) ₃, edustaa kaava, jota käytetään kotitalouksien hyönteismyrkky.

Metallioksidien liuotin: lasien, keramiikan ja booriseosten muodostuminen

Nestemäinen boorioksidi kykenee liuottamaan metallioksideja. Tästä tuloksena saatavasta seoksesta jäähdytettynä saadaan boorista ja metalleista koostuvia kiinteitä aineita.

Käytetyn B ₂ O ₃: n määrästä sekä tekniikasta ja metallioksidityypistä riippuen voidaan saada runsaasti erilaisia ​​laseja (borosilikaatteja), keramiikkaa (boorinitridit ja karbidit) ja seoksia (jos niitä käytetään). vain metallit).

Yleensä lasi tai keramiikka saavat suuremman vastuskyvyn ja lujuuden sekä myös suuremman kestävyyden. Lasien tapauksessa ne lopulta käytetään optisiin ja teleskooppilinsseihin sekä elektronisiin laitteisiin.

sideaine

Terässulatusuunien rakennuksessa käytetään magnesiumpohjaisia ​​tulenkestäviä tiiliä. Boorioksidia käytetään sideaineena, mikä auttaa pitämään niitä tiukasti yhdessä.

Viitteet

1. Shiver ja Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (Neljäs painos). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Booritrioksidi. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
3. Pubchem. (2019). Boorioksidi. Palautettu: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Rio Tinto. (2019). Borixoksidi. 20 Mule Team Borax. Palautettu osoitteesta: borax.com
5. A. Mukhanov, OO Kurakevich ja VL Solozhenko. (SF). Boori (III) oksidin kovuudesta. LPMTMCNRS, Pariisin Nord-yliopisto, Villetaneuse, Ranska.
6. Hansen T. (2015). B ₂ O ₃ (boorioksidi). Palautettu osoitteesta digitalfire.com