Boorioksidin (B2O3) rakenne, ominaisuudet, nimikkeistö ja käyttö

boorioksidi tai boorianhydridi on epäorgaaninen yhdiste, jonka kemiallinen kaava on B₂O₃. Säännöllisen pöydän p-lohkon boori- ja happielementteinä, ja vielä useammin niiden ryhmien päähän, elektronien välisen erotuksen välinen ero ei ole kovin korkea; siksi on odotettavissa, että B₂O₃ olla kovalenttisia luonnossa.

B₂O₃ se valmistetaan liuottamalla booraksi väkevässä rikkihapossa sulatusuunissa ja lämpötilassa 750 ° C; boorihapon, B (OH), termisesti dehydratoiva₃, lämpötilassa noin 300 ° C; tai se voidaan myös muodostaa diboraanireaktion tuotteena (B₂H₆) hapella.

Boorioksidilla voi olla puoliläpäisevä lasimainen tai kiteinen ulkonäkö; Jälkimmäinen voidaan saada jauhamalla jauheena (yläkuva).

Vaikka se ei ehkä näytä ensi silmäyksellä, sitä pidetään B₂O₃ yhtenä monimutkaisimmista epäorgaanisista oksideista; ei ainoastaan ​​rakenteellisesta näkökulmasta vaan myös lasien ja keramiikan vaihtelevista ominaisuuksista, joihin ne lisätään matriisiinsa.

indeksi

• 1 Boorioksidin rakenne
  • 1.1 Yksikkö BO3
  • 1.2 Kristallirakenne
  • 1.3 Lasirakenne
• 2 Ominaisuudet
  • 2.1 Fyysinen ulkonäkö
  • 2.2 Molekyylipaino
  • 2.3 Maku
  • 2.4 Tiheys
  • 2.5 Sulamispiste
  • 2.6 Kiehumispiste
  • 2.7 Vakaus
• 3 Nimikkeistö
• 4 Käyttö
  • 4.1 Booritrihalidien synteesi
  • 4.2 Hyönteismyrkky
  • 4.3 Metallioksidien liuotin: lasien, keramiikan ja booriseosten muodostuminen
  • 4.4 Sideaine
• 5 Viitteet

Boorioksidin rakenne

BO-yksikkö₃

B₂O₃ on kovalenttinen kiinteä aine, joten teoriassa ei ole B-ioneja sen rakenteessa³⁺ eikä O^2-, mutta B-O-linkit. Boori voi valenssisideteorian (VTE) mukaan muodostaa vain kolme kovalenttista sidosta; tässä tapauksessa kolme B-O-linkkiä. Tämän seurauksena odotetun geometrian on oltava trigonaalinen, BO₃.

BO-molekyyli₃ se on puutteellinen elektroneissa, erityisesti happiatomeissa; useat heistä voivat kuitenkin olla vuorovaikutuksessa keskenään toimittaakseen mainitun puutteen. Joten kolmiot BO₃ ne liittyvät jakamalla happisiltaa, ja ne jaetaan avaruuteen kolmion riviverkkoina, joiden tasot suuntautuvat eri tavoin.

Kristallirakenne

Ylempi kuva näyttää esimerkin mainituista riveistä, joissa on kolmionmuotoiset yksiköt BO₃. Jos tarkastelet huolellisesti, kaikki tasojen pinnat eivät osoita lukijaa, vaan toiselle puolelle. Näiden kasvojen suunnat voivat olla vastuussa siitä, miten B määritellään₂O₃ lämpötilassa ja paineessa.

Kun näillä verkoilla on pitkän kantaman rakenteellinen kuvio, se on kiteinen kiinteä aine, joka voidaan rakentaa sen yksikkösolusta. Tässä sanotaan B: n olevan₂O₃ Siinä on kaksi kiteistä polymorfia: a ja p.

A-B₂O₃ tapahtuu ympäristön paineessa (1 atm), ja sen sanotaan olevan kineettisesti epävakaa; Itse asiassa tämä on yksi syy siihen, miksi boorioksidi on luultavasti vaikea kiteytys.

Toinen polymorfi, P-B₂O₃, se saadaan suurilla paineilla GPa: n alueella; sen tiheyden on sen vuoksi oltava suurempi kuin a-B: n tiheys₂O₃.

Lasirakenne

Verkot BO₃ luonnollisesti ne pyrkivät ottamaan vastaan ​​amorfisia rakenteita; näillä on puuttuu kuvio, joka kuvaa kiintoaineen molekyylejä tai ioneja. Syntetisoimalla B₂O₃ sen pääasiallinen muoto on amorfinen eikä kiteinen; oikeassa sanassa: se on kiinteämpi kuin kiteinen.

Sitten sanotaan, että B₂O₃  se on lasiainen tai amorfinen kun sen BO-verkot₃ Ne ovat sotkuisia. Ei vain tämä, vaan myös ne muuttavat tapaa, jolla he tulevat yhteen. Sen sijaan, että ne olisi järjestetty trigonaaliseen geometriaan, ne päätyvät yhdistämään luomaan, mitä tutkijat kutsuvat boroksolirenkaaksi (ylin kuva).

Huomaa kolmion ja kuusikulmaisen yksikön välinen selvä ero. Kolmiomaiset kuvaavat B: tä₂O₃ kiteinen ja kuusikulmainen kohtaan B₂O₃ lasiaisen. Toinen tapa viitata tähän amorfiseen faasiin on boorilasi tai kaava: g-B₂O₃ ('g' tulee sanasta glassy, ​​englanniksi).

Näin ollen G-B-verkot₂O₃ ne koostuvat booroksirenkaista eikä BO-yksiköistä₃. G-B₂O₃ voi kiteytyä a-B: ksi₂O₃, mikä merkitsisi renkaiden keskinäistä muuntumista kolmioiksi ja myös määrittelemään saavutetun kiteytymisasteen.

ominaisuudet

Fyysinen ulkonäkö

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

Molekyylipaino

69,6182 g / mol.

maku

Hieman katkera

tiheys

-Kiteinen: 2,46 g / ml.

-Lasikuitu: 1,80 g / ml.

Sulamispiste

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

Kiehumispiste

Jälleen ilmoitetut arvot eivät vastaa tätä arvoa. Ilmeisesti nestemäinen boorioksidi (sulatettu sen kiteistä tai lasista) kiehuu 1860 ° C: ssa.

pysyvyys

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

nimistö

Boorioksidia voidaan nimetä muilla tavoilla, kuten:

-Diboro-trioksidi (systemaattinen nimikkeistö).

-Boorioksidi (III) (varastonimikkeistö).

-Boorioksidi (perinteinen nimikkeistö).

sovellukset

Jotkut boorioksidin käyttötarkoitukset ovat:

Booritrihalidien synteesi

B: stä₂O₃ voidaan syntetisoida booritrihalideja, BX₃ (X = F, Cl ja Br). Nämä yhdisteet ovat Lewisin happoja, ja niiden kanssa on mahdollista ottaa booriatomeja tiettyihin molekyyleihin saadakseen muita johdannaisia, joilla on uusia ominaisuuksia.

hyönteismyrkky

Kiinteä seos boorihapon B kanssa₂O₃-B (OH)₃, edustaa kaavaa, jota käytetään kotona hyönteismyrkkyinä.

Metallisten oksidien liuotin: lasien, keramiikan ja booriseosten muodostuminen

Nestemäinen boorioksidi kykenee liuottamaan metallioksideja. Tästä tuloksena olevasta seoksesta, kun jäähdytetty, kiinteät aineet saadaan boorilla ja metalleilla.

B: n määrästä riippuen₂O₃ käytetty tekniikka sekä metallioksidin tyyppi, saat runsaasti erilaisia ​​lasit (borosilikaatit), keramiikkaa (nitridit ja boorikarbidit) ja seoksia (jos käytetään vain metalleja).

Yleensä lasi tai keramiikka hankkii enemmän voimaa ja lujuutta sekä kestävyyttä. Lasien tapauksessa ne käytetään optisten linssien ja kaukoputkien sekä elektronisten laitteiden käyttöön.

sideaine

Teräksen sulatusuunien rakentamisessa käytetään tulenkestäviä tiiliä, joissa on magnesiumpohjaa. Niissä käytetään boorioksidia sideaineena, joka auttaa pitämään ne tiukasti kiinni.

viittaukset

1. Shiver & Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia (Neljäs painos). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Booritrioksidi. Haettu osoitteesta: en.wikipedia.org
3. Pubchem. (2019). Boorioksidi. Haettu osoitteesta pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Rio Tinto. (2019). Boriksioksidi. 20 Mule Team Borax. Haettu osoitteesta: borax.com
5. A. Mukhanov, O. O. Kurakevich ja V. L. Solozhenko. (N.D.). Boron (III) oksidin kovuus. LPMTMCNRS, Université Paris Nord, Villetaneuse, Ranska.
6. Hansen T. (2015). B₂O₃ (Boorioksidi). Haettu osoitteesta digitalfire.com