Struktura, svojstva, nomenklatura i namjene bor oksida (B2O3)



borov oksid ili anhidrid borne kiseline je anorganski spoj čija je kemijska formula B2O3. Kao elementi bora i kisika p bloka periodnog sustava, pa čak i više glava njihovih skupina, razlika elektronegativnosti među njima nije vrlo visoka; stoga se može očekivati ​​da B2O3 biti kovalentne prirode.

B2O3 pripravlja se otapanjem boraksa u koncentriranoj sumpornoj kiselini u peći za taljenje i na temperaturi od 750 ° C; termička dehidracija borne kiseline, B (OH)3, na temperaturi od oko 300 ° C; ili se također može formirati kao produkt reakcije diborana (B2H6) s kisikom.

Borov oksid može imati poluprozirni staklast ili kristalni izgled; Potonji se mogu dobiti mljevenjem u obliku praha (gornja slika).

Iako se možda ne čini na prvi pogled, smatra se B2O3 kao jedan od najsloženijih anorganskih oksida; ne samo sa strukturne točke gledišta, već i zbog varijabilnih svojstava koje stakla i keramika dobivaju, kojima se dodaju u njihovu matricu.

indeks

  • 1 Struktura bornog oksida
    • 1.1 Jedinica BO3
    • 1.2 Kristalna struktura
    • 1.3 Staklena struktura
  • 2 Svojstva
    • 2.1 Fizički izgled
    • 2.2 Molekulska masa
    • 2.3 Okus
    • 2.4 Gustoća
    • 2.5 Točka taljenja
    • 2.6 Točka vrenja
    • 2.7 Stabilnost
  • 3 Nomenklatura
  • 4 Upotreba
    • 4.1. Sinteza trihalida bora
    • 4.2 Insekticid
    • 4.3 Otapalo oksida metala: formiranje stakla, keramike i bora
    • 4.4 Vezivo
  • 5 Reference

Struktura bornog oksida

BO jedinica3

B2O3 je kovalentna krutina, tako da u teoriji nema B iona u njegovoj strukturi3+ niti O2-, ali B-O veze. Bor, prema teoriji valentnih veza (VTE), može formirati samo tri kovalentne veze; u ovom slučaju, tri B-O veze. Kao posljedica toga, očekivana geometrija mora biti trigonalna, BO3.

Molekula BO3 nedostatak je elektrona, osobito atoma kisika; međutim, nekoliko njih može međusobno djelovati kako bi osigurali navedeni nedostatak. Dakle, trokuti BO3 pridružuju se dijeljenjem kisikovog mosta i raspoređuju se u prostoru kao mreže trokutastih redova s ​​njihovim ravninama usmjerenim na različite načine.

Kristalna struktura

Gornja slika prikazuje primjer navedenih redova s ​​trokutastim jedinicama BO3. Ako pažljivo pogledate, nisu sva lica zrakoplova usmjerena na čitatelja, već na drugu stranu. Orijentacije ovih lica mogu biti odgovorne za to kako je B definiran2O3 na određenoj temperaturi i tlaku.

Kada te mreže imaju strukturni uzorak velikog dometa, to je kristalna krutina, koja se može konstruirati iz svoje jedinične ćelije. Ovdje se kaže da je B2O3 Ima dva kristalna polimorfa: α i β.

Α-B2O3 pojavljuje se pri tlaku okoline (1 atm) i kaže se da je kinetički nestabilan; u stvari, to je jedan od razloga zašto je borov oksid vjerojatno spoj teške kristalizacije.

Drugi polimorf, P-B2O3, dobiva se pri visokim tlakovima u rasponu od GPa; stoga, njegova gustoća mora biti veća od gustoće α-B2O3.

Staklena struktura

Mreže BO3 prirodno, oni teže usvajanju amorfnih struktura; to su, koje nemaju uzorak koji opisuje molekule ili ione u krutom stanju. Sintetiziranjem B2O3 njegov dominantni oblik je amorfan, a ne kristalni; u ispravnim riječima: to je čvrstoća više staklastog od kristala.

Tada se kaže da je B2O3  on je staklasto ili amorfan kada je njegov BO mreže3 Oni su neuredni. Ne samo to, već također mijenjaju način na koji se spajaju. Umjesto da budu raspoređeni u trigonalnu geometriju, oni će biti povezani kako bi stvorili ono što istraživači nazivaju boroksolnim prstenom (gornja slika).

Zabilježite očitu razliku između trokutastih i šesterokutnih jedinica. One trokutaste karakteriziraju B2O3 kristalnom, i heksagonalnom prema B2O3 staklast. Drugi način upućivanja na ovu amorfnu fazu je boro staklo, ili formulom: g-B2O3 ('g' dolazi od riječi staklasto, na engleskom).

Dakle, G-B mreže2O3 sastoje se od boroksolnih prstena, a ne od BO jedinica3. Međutim, g-B2O3 može kristalizirati u a-B2O3, što bi podrazumijevalo interkonverziju prstena u trokute, te također definiralo stupanj kristalizacije koji je postignut.

nekretnine

Fizički izgled

To je bezbojna i staklasta krutina. U svom kristalnom obliku je bijela.

Molekulska masa

69,6182 g / mol.

aroma

Malo gorko

gustoća

-Kristalinična: 2,46 g / ml.

-Staklasto: 1.80 g / mL.

Točka taljenja

Ona nema potpuno definiranu točku taljenja, jer ovisi o tome koliko je kristalinična ili staklasta. Čisto kristalni oblik se topi na 450 ° C; međutim, staklasta forma se topi u rasponu temperatura od 300 do 700 ° C.

Točka vrenja

Ponovno, prijavljene vrijednosti ne odgovaraju ovoj vrijednosti. Čini se da tekući borov oksid (rastopljen iz kristala ili stakla) vri na 1860ºC.

stabilnost

Mora se održavati suhim, jer apsorbira vlagu kako bi se pretvorila u bornu kiselinu, B (OH)3.

nomenklatura

Borov oksid može se imenovati na druge načine, kao što su:

-Diboro trioksid (sustavna nomenklatura).

-Borov oksid (III) (temeljna nomenklatura).

-Borni oksid (tradicionalna nomenklatura).

aplikacije

Neke od upotreba bor oksida su:

Sinteza trihalida bora

Iz B2O3 mogu biti sintetizirani bor trihalidi, BX3 (X = F, Cl i Br). Ti spojevi su Lewisove kiseline, a uz njih je moguće uvesti određene atome bora određenim molekulama da bi se dobili drugi derivati ​​s novim svojstvima.

insekticid

Krutu smjesu s bornom kiselinom, B2O3-B (OH)3, predstavlja formulu koja se koristi kao domaći insekticid.

Otapalo metalnih oksida: stvaranje čaša, keramike i bora

Tekući borni oksid je sposoban za otapanje metalnih oksida. Iz ove dobivene smjese, nakon hlađenja, krute tvari se dobivaju iz bora i metala.

Ovisno o količini B2O3 koristi se, kao i tehnika i vrsta metalnog oksida, mogu se dobiti bogati izbor čaša (borosilikati), keramike (nitridi i bor karbidi) i legure (ako se koriste samo metali).

Općenito, staklo ili keramika dobivaju veću snagu i snagu, kao i veću izdržljivost. U slučaju stakala, na kraju se koriste za optičke leće i teleskope te za elektroničke uređaje.

vezač

U konstrukciji peći za taljenje čelika koriste se vatrostalne opeke s magnezijskom bazom. U njima se borov oksid koristi kao vezivo, pomažući im da budu čvrsto vezani.

reference

  1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija (Četvrto izdanje). Mc Graw Hill.
  2. Wikipedia. (2019). Bor trioksid. Preuzeto s: en.wikipedia.org
  3. Pubchem. (2019). Borni oksid. Preuzeto s: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. Rio Tinto. (2019). Borix oksid. 20 Mula Team boraks. Preuzeto s: borax.com
  5. A. Mukhanov, O. O. Kurakevich i V. L. Solozhenko. (N. D.). O tvrdoći bor (III) oksida. LPMTMCNRS, Sveučilište Paris Nord, Villetaneuse, Francuska.
  6. Hansen T. (2015). B2O3 (Borni oksid). Preuzeto s: digitalfire.com