Bór-oxid (B2O3) szerkezete, tulajdonságai, nómenklatúrája és felhasználása

az bór-oxid vagy bór-anhidrid egy szervetlen vegyület, amelynek kémiai képlete B₂O₃. A periódusos rendszer p-blokkjának bór- és oxigénelemei, és még több csoportjuk fejei között az elektronegativitás közötti különbség nem túl magas; ezért várható, hogy a B₂O₃ legyen kovalens jellegű.

A B₂O₃ úgy állítjuk elő, hogy a baxátot olvasztókemencében és 750 ° C hőmérsékleten oldott tömény kénsavban oldjuk; bórsav, B (OH) termikusan dehidratáló₃, körülbelül 300 ° C hőmérsékleten; vagy a diborán reakciótermékként is előállítható (B₂H₆) oxigénnel.

A bór-oxidnak lehet félig átlátszó üveges vagy kristályos megjelenése; Ez utóbbi por alakban történő őrléssel (felső kép) nyerhető.

Bár előfordulhat, hogy az első látásra nem tűnik, a B₂O₃ az egyik legösszetettebb szervetlen oxid; nem csak szerkezeti szempontból, hanem a szemüveg és a kerámia változó tulajdonságai miatt is, amelyekhez hozzáadják a mátrixot.

index

• 1 A bór-oxid szerkezete
  • 1.1 BO3 egység
  • 1.2 Kristályszerkezet
  • 1.3. Üveges szerkezet
• 2 Tulajdonságok
  • 2.1 Fizikai megjelenés
  • 2.2 Molekulatömeg
  • 2.3 Íz
  • 2.4 Sűrűség
  • 2.5 Olvadáspont
  • 2.6 Forráspont
  • 2.7 Stabilitás
• 3 Nómenklatúra
• 4 Felhasználások
  • 4.1 Bór-trihalogenidek szintézise
  • 4.2 Rovarölő szer
  • 4.3 A fém-oxidok oldószere: szemüveg, kerámia és bórötvözetek képzése
  • 4.4 Kötőanyag
• 5 Referenciák

A bór-oxid szerkezete

BO egység₃

A B₂O₃ egy kovalens szilárd anyag, így elméletileg nincsenek B szerkezetei³⁺ és O^2-, de B-O kapcsolatok. A bór a valencia kötéselmélet (VTE) szerint csak három kovalens kötést képezhet; ebben az esetben három B-O kapcsolat. Ennek következtében a várt geometriának trigonálisnak kell lennie, BO₃.

A BO ​​molekula₃ hiányzik az elektronokban, különösen az oxigénatomokban; ezek közül azonban sokan kölcsönhatásba léphetnek egymással a hiányosság ellátásához. Tehát a BO háromszögek₃ az oxigénhíd megosztásával csatlakoznak, és a térben háromszög alakú hálózatokként oszlanak el, síkjaik különböző módon orientálva.

Kristályszerkezet

A felső képen a BO háromszög alakú egységek példája látható₃. Ha óvatosan nézel, nem minden síkja az olvasóra mutat, hanem egy másik oldalra. Ezeknek az arcoknak az orientációi felelősek a B meghatározásáért₂O₃ bizonyos hőmérsékleten és nyomáson.

Ha ezek a hálózatok hosszú távú szerkezeti mintázattal rendelkeznek, akkor ez egy kristályos szilárd anyag, amelyet az egység cellájából lehet kialakítani. Ez az, ahol a B-t mondják₂O₃ Két kristályos polimorfja van: az α és a β.

Az α-B₂O₃ környezeti nyomáson (1 atm) fordul elő, és kinetikailag instabil; sőt, ez az egyik oka annak, hogy a bór-oxid valószínűleg nehéz kristályosodás.

A másik polimorf, β-B₂O₃, a GPa tartományban nagy nyomáson nyerik; ezért sűrűségének nagyobbnak kell lennie, mint az α-Bé₂O₃.

Üveges szerkezet

A BO ​​hálózatok₃ természetesen amorf szerkezeteket fogadnak el; ezek nem rendelkeznek olyan mintázattal, amely leírja a szilárd anyagban lévő molekulákat vagy ionokat. A B szintetizálásával₂O₃ domináns formája amorf és nem kristályos; helyes szavakkal: szilárdabb, mint a kristályosabb.

Akkor azt mondják, hogy a B₂O₃  az üveges vagy amorf, amikor a BO-hálózatok₃ Rendetlenek. Nemcsak ezt, hanem azt is, hogy hogyan alakulnak össze. Ahelyett, hogy trigonális geometriába rendeznék őket, végül összekapcsolódnak ahhoz, hogy a kutatók boroxolgyűrűt hívjanak (felső kép).

Vegye figyelembe a háromszög és a hatszög alakú egységek közötti egyértelmű különbséget. A háromszögeket a B jellemzi₂O₃ kristályos és B hatszögletű₂O₃ üvegtest. Az amorf fázis másik módja a bór-üveg vagy a következő képlet: g-B₂O₃ (a „g” az üveges szóból származik, angolul).

Így a G-B hálózatok₂O₃ boroxol gyűrűkből, nem BO egységből állnak₃. Azonban a g-B₂O₃ kristályosodhat α-B-re₂O₃, ami a gyűrűk háromszögek közötti átkonvertálását jelenti, és meghatározza az elért kristályosodás mértékét is.

tulajdonságok

Fizikai megjelenés

Színtelen és üveges szilárd anyag. Kristályos formában fehér.

Molekulatömeg

69,6182 g / mol.

aroma

Enyhén keserű

sűrűség

-Kristályos: 2,46 g / ml.

-Üveg: 1,80 g / ml.

Olvadáspont

Nem rendelkezik teljesen meghatározott olvadásponttal, mert attól függ, hogy milyen kristályos vagy üveges. A tisztán kristályos forma 450 ° C-on olvad; azonban az üveges forma 300 és 700 ° C közötti hőmérséklet-tartományban olvad.

Forráspont

A bejelentett értékek ismét nem felelnek meg ennek az értéknek. Nyilvánvalóan a folyékony bór-oxid (kristályaiból vagy üvegéből megolvadt) 1860 ° C-on forral.

stabilitás

Szárazon kell tartani, mivel abszorbeálja a nedvességet, hogy bórsavvá alakuljon, B (OH)₃.

nómenklatúra

A bór-oxidot más módon is meg lehet nevezni:

-Diboro-trioxid (szisztematikus nómenklatúra).

-Bór-oxid (III) (tőzsdei nómenklatúra).

-Bór-oxid (hagyományos nómenklatúra).

alkalmazások

A bór-oxid néhány felhasználása:

Bór-trihalogenidek szintézise

B-től₂O₃ szintetizált bór-trihalogenidek, BX₃ (X = F, Cl és Br). Ezek a vegyületek Lewis-savak, és velük lehetséges a bór-atomok bevezetése bizonyos molekulákba, hogy más származékokat kapjanak új tulajdonságokkal..

rovarirtó

A bórsavval alkotott szilárd keverék, B₂O₃-B (OH)₃, egy hazai rovarirtószerként használt képlet.

A fém-oxidok oldószere: szemüveg, kerámia és bórötvözetek képzése

A folyékony bór-oxid képes fémoxidok feloldására. Ebből a kapott keverékből lehűlés után a szilárd anyagot bór és fémek képezik.

A B mennyiségétől függően₂O₃ használják, valamint a technikát és a fémoxid típusát, sokféle poharat (boroszilikátot), kerámiát (nitrideket és bór-karbidokat) és ötvözeteket (ha csak fémeket használnak) kaphatsz..

Általánosságban elmondható, hogy az üveg vagy a kerámia nagyobb szilárdságot és szilárdságot, valamint nagyobb tartósságot biztosít. Szemüvegek esetében optikai lencsékre és távcsövekre, valamint elektronikus eszközökre használják őket.

kötőanyag

Az acélolvasztó kemencék gyártásakor tűzálló téglákat használnak, amelyek magnézium alapanyagot tartalmaznak. Ezekben a bór-oxidot kötőanyagként használják, segítve őket szorosan kötve.

referenciák

1. Shiver & Atkins. (2008). Szervetlen kémia (Negyedik kiadás). Mc Graw-hegy.
2. Wikipedia. (2019). Bór-trioxid. Lap forrása: en.wikipedia.org
3. Pubchem. (2019). Bór-oxid. Lap forrása: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Rio Tinto. (2019). Borix-oxid. 20 Mule Team Borax. Visszavont: borax.com
5. A. Mukhanov, O. O. Kurakevich és V. L. Solozhenko. (N.d.). A bór (III) oxid keménysége. LPMTMCNRS, Université Paris Nord, Villetaneuse, Franciaország.
6. Hansen T. (2015). B₂O₃ (Bór-oxid). Lap forrása: digitalfire.com