Struktur Boron oxide (B2O3), sifat, tatanama dan kegunaan



The boron oksida atau anorida borik adalah sebatian anorganik yang formula kimianya adalah B2O3. Sebagai unsur boron dan oksigen blok p jadual berkala, dan lebih banyak ketua kumpulan masing-masing, perbezaan elektronegativiti antara mereka tidak begitu tinggi; Oleh itu, adalah diharapkan bahawa B2O3 bersifat kovalen.

The B2O3 ia disediakan dengan melarutkan boraks dalam asid sulfurik pekat dalam relau lebur dan pada suhu 750 ° C; asid borik dehidrasi termal, B (OH)3, pada suhu kira-kira 300 ° C; atau ia juga boleh dibentuk sebagai hasil tindak balas diborane (B2H6) dengan oksigen.

Boron oksida boleh mempunyai penampilan kristal atau kristal semitransparent; Yang kedua boleh diperolehi dengan pengisaran dalam bentuk serbuk (atas imej).

Walaupun ia tidak kelihatan pada pandangan pertama, ia dianggap sebagai B2O3 sebagai salah satu oksida bukan organik yang paling kompleks; bukan sahaja dari sudut pandang struktur, tetapi juga disebabkan oleh ciri-ciri berubah-ubah yang diperolehi oleh kacamata dan keramik, yang mana ia ditambah kepada matriks mereka.

Indeks

  • 1 Struktur boron oksida
    • 1.1 Unit BO3
    • 1.2 struktur kristal
    • 1.3 Struktur Vitreous
  • 2 Hartanah
    • 2.1 Penampilan fizikal
    • 2.2 Jisim molekul
    • 2.3 Rasa
    • 2.4 Ketumpatan
    • 2.5 Takat lebur
    • 2.6 Titik didih
    • 2.7 Kestabilan
  • 3 Nomenklatur
  • 4 Kegunaan
    • 4.1 Sintesis boron trihalides
    • 4.2 Insektisida
    • 4.3 Pelarut oksida logam: pembentukan gelas, seramik dan aloi boron
    • 4.4 Binder
  • 5 Rujukan

Struktur boron oksida

Unit BO3

The B2O3 adalah pepejal kovalen, jadi dalam teori tidak ada ion B dalam strukturnya3+ dan tidak2-, tetapi pautan B-O. Boron, mengikut teori ikatan valensi (VTE), hanya boleh membentuk tiga ikatan kovalen; dalam kes ini, tiga pautan B-O. Akibatnya, geometri yang diharapkan mesti trigonal, BO3.

Molekul BO3 ia kekurangan elektron, terutamanya atom oksigen; Walau bagaimanapun, beberapa daripada mereka boleh berinteraksi antara satu sama lain untuk membekalkan kekurangan tersebut. Jadi, segitiga BO3 mereka menyertai dengan berkongsi jambatan oksigen, dan mereka diagihkan di dalam ruang sebagai rangkaian baris triangular dengan pesawat mereka berorientasikan dengan cara yang berbeza.

Struktur kristal

Imej atas menunjukkan contoh baris tersebut dengan unit segi tiga BO3. Jika anda melihat dengan teliti, tidak semua muka pesawat menunjukkan kepada pembaca, tetapi ke sisi lain. Orientasi muka ini mungkin bertanggungjawab ke atas bagaimana B ditakrifkan2O3 pada suhu dan tekanan tertentu.

Apabila rangkaian ini mempunyai corak struktur jangka panjang, ia adalah pepejal kristal, yang boleh dibina dari sel unitnya. Di sinilah B dikatakan sebagai2O3 Ia mempunyai dua polimorf kristal: α dan β.

Α-B2O3 berlaku pada tekanan ambien (1 atm), dan dikatakan secara kinetik tidak stabil; Malah, ini adalah salah satu sebab mengapa oksida boron mungkin merupakan gabungan penghabluran yang sukar.

Polimorf lain, β-B2O3, ia diperolehi dengan tekanan tinggi dalam julat GPa; Oleh itu, ketumpatannya mestilah lebih besar daripada α-B2O3.

Struktur vitreous

Rangkaian BO3 secara semula jadi mereka cenderung untuk mengamalkan struktur amorf; ini adalah, kekurangan corak yang menggambarkan molekul atau ion dalam pepejal. Dengan mensintesiskan B2O3 bentuk utamanya ialah amorfus dan bukan kristal; dalam perkataan yang betul: ia adalah lebih mantap daripada kristal.

Dikatakan kemudian bahawa B2O3  ia adalah vitreous atau amorf apabila rangkaian BO3 Mereka berantakan. Bukan sahaja ini, tetapi juga, mereka mengubah cara mereka bersama. Daripada disusun dalam geometri trigonal, mereka akhirnya dikaitkan untuk membuat apa yang penyelidik memanggil cincin boroxol (imej atas).

Perhatikan perbezaan jelas antara unit segi tiga dan heksagon. Yang segi tiga mewakili B2O3 kristal, dan heksagon kepada B2O3 vitreous Satu lagi cara untuk merujuk kepada fasa amorf ini ialah kaca boron, atau dengan formula: g-B2O3 ('g' berasal dari perkataan yang gelas, dalam bahasa Inggeris).

Oleh itu, rangkaian G-B2O3 mereka terdiri daripada cincin boroxol dan bukan unit BO3. Walau bagaimanapun, g-B2O3 boleh menjernihkan kepada α-B2O3, yang akan membayangkan interconversion cincin kepada segitiga, dan juga menentukan tahap penghabluran yang dicapai.

Hartanah

Penampilan fizikal

Ia adalah pepejal tidak berwarna dan berkelas. Dalam bentuk kristal ia putih.

Jisim molekul

69.6182 g / mol.

Rasa

Sedikit pahit

Ketumpatan

-Kristal: 2.46 g / mL.

-Vitreous: 1.80g / mL.

Titik lebur

Ia tidak mempunyai titik lebur yang jelas, kerana ia bergantung pada bagaimana kristal atau vitreous itu. Bentuk kristal murni mencairkan pada 450 ° C; Walau bagaimanapun, bentuk cair meleleh dalam pelbagai suhu antara 300 hingga 700ºC.

Titik didih

Sekali lagi, nilai yang dilaporkan tidak sepadan dengan nilai ini. Nampaknya boron oksida cair (cair dari kristal atau kaca) bisul pada 1860ºC.

Kestabilan

Ia mestilah kering, kerana ia menyerap kelembapan untuk berubah menjadi asid borik, B (OH)3.

Tatanama

Boron oksida boleh dinamakan dengan cara lain, seperti:

-Diboro trioksida (tatanama sistematik).

-Boron oxide (III) (tatanama stok).

-Borik oksida (tatanama tradisional).

Kegunaan

Sebahagian daripada penggunaan boron oksida adalah:

Sintesis boron trihalides

Dari B2O3 boleh disintesis boron trihalides, BX3 (X = F, Cl dan Br). Sebatian ini adalah asid Lewis, dan dengan mereka adalah mungkin untuk memperkenalkan atom boron kepada molekul tertentu untuk mendapatkan derivatif lain dengan sifat-sifat baru.

Insektisida

Campuran padu dengan asid borik, B2O3-B (OH)3, mewakili formula yang digunakan sebagai insektisida domestik.

Pelarut oksida metalik: pembentukan gelas, seramik dan aloi boron

Boron oksida cecair mampu membubarkan oksida logam. Dari campuran yang dihasilkan ini, sekali disejukkan, pepejal diperolehi oleh boron dan logam.

Bergantung kepada jumlah B2O3 digunakan, serta teknik, dan jenis oksida logam, anda boleh mendapatkan pelbagai macam kacamata (borosilikat), seramik (nitrida dan karbida boron), dan aloi (jika hanya logam yang digunakan).

Secara umum, kaca atau seramik memperoleh kekuatan dan kekuatan yang lebih besar, serta ketahanan yang lebih besar. Dalam kes gelas, mereka akhirnya digunakan untuk kanta optik dan teleskop, dan untuk peranti elektronik.

Pengikat

Dalam pembinaan relau lebur besi, bata refraktori dengan asas magnesium digunakan. Di dalamnya, boron oksida digunakan sebagai pengikat, membantu mengekalkannya dengan ketat.

Rujukan

  1. Shiver & Atkins. (2008). Kimia anorganik (Edisi keempat). Mc Graw Hill.
  2. Wikipedia. (2019). Boron trioksida. Diperolehi daripada: en.wikipedia.org
  3. PubChem. (2019). Borik oksida. Diperolehi daripada: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. Rio Tinto. (2019). Borix oksida. 20 Mule Team Borax. Diperolehi daripada: borax.com
  5. A. Mukhanov, O. O. Kurakevich, dan V. L. Solozhenko. (s.f.). Pada Kekerasan Boron (III) Oksida. LPMTMCNRS, Université Paris Nord, Villetaneuse, Perancis.
  6. Hansen T. (2015). B2O3 (Boric Oxide). Diambil dari: digitalfire.com