Boroxid (B2O3) struktur, egenskaber, nomenklatur og anvendelser



den boroxid eller borsyreanhydrid er en uorganisk forbindelse, hvis kemiske formel er B2O3. Som bor- og iltelementerne i p-kvarteret i det periodiske bord og endnu flere hoveder i deres respektive grupper er forskellen mellem elektronegativitet mellem dem ikke særlig høj; Det må derfor forventes, at B2O3 være kovalent af natur.

B2O3 den fremstilles ved at opløse borax i koncentreret svovlsyre i en smelteovne og ved en temperatur på 750 ° C; termisk dehydrering borsyre, B (OH)3, ved en temperatur på ca. 300 ° C; eller det kan også dannes som et produkt af diboranreaktionen (B2H6) med ilt.

Boroxid kan have et halvt transparent glasagtigt eller krystallinsk udseende; Sidstnævnte kan opnås ved formaling i pulverform (topbillede).

Selv om det måske ikke ser ud ved første øjekast, anses det for B2O3 som en af ​​de mest komplekse uorganiske oxider; ikke kun fra et strukturelt synspunkt, men også på grund af de variable egenskaber, som glas og keramik erhverver, hvortil de sættes til deres matrix.

indeks

  • 1 Struktur af boroxid
    • 1.1 Enhed BO3
    • 1.2 Krystalstruktur
    • 1.3 Glasagtige struktur
  • 2 Egenskaber
    • 2.1 Fysisk udseende
    • 2,2 Molekylmasse
    • 2.3 Smag
    • 2,4 tæthed
    • 2,5 smeltepunkt
    • 2,6 kogepunkt
    • 2,7 stabilitet
  • 3 nomenklaturen
  • 4 anvendelser
    • 4.1 Syntese af bortrihalider
    • 4.2 Insekticid
    • 4.3 Opløsningsmiddel af metaloxider: dannelse af briller, keramik og bor legeringer
    • 4.4 bindemiddel
  • 5 referencer

Struktur af boroxid

BO-enhed3

B2O3 er et kovalent faststof, så i teorien er der ingen B ioner i sin struktur3+ heller ikke O2-, men B-O links. Bor, ifølge valensbindingsteorien (VTE), kan kun danne tre kovalente bindinger; i dette tilfælde tre B-O links. Som følge heraf skal den forventede geometri være trigonal, BO3.

BO molekylet3 den er mangelfuld i elektroner, især oxygenatomer; Men flere af dem kan interagere med hinanden for at levere den nævnte mangel. Så, trekanterne BO3 de tilslutter sig ved at dele en iltbro, og de fordeles i rummet som trekantede rækken netværk med deres fly orienteret på forskellige måder.

Krystalstruktur

Det øverste billede viser et eksempel på de nævnte rækker med trekantede enheder BO3. Hvis du ser forsigtigt ud, peger ikke alle ansigter på planerne på læseren, men til en anden side. Orienteringen af ​​disse ansigter kan være ansvarlig for, hvordan B er defineret2O3 ved en bestemt temperatur og tryk.

Når disse netværk har et strukturelle mønster i lang rækkevidde, er det et krystallinsk fast stof, der kan konstrueres fra sin enhedscelle. Det er her, hvor B siges at være2O3 Den har to krystallinske polymorfer: a og p.

A-b2O3 forekommer ved omgivelsestryk (1 atm) og siges at være kinetisk ustabilt; Faktisk er dette en af ​​grundene til, at boroxid sandsynligvis er en forbindelse med vanskelig krystallisering.

Den anden polymorf, β-B2O3, den opnås ved høje tryk i området GPa; Derfor skal dens densitet være større end den for a-B2O3.

Glasagtige struktur

Netværket BO3 Naturligvis har de en tendens til at vedtage amorfe strukturer; disse er, der mangler et mønster der beskriver molekylerne eller ionerne i det faste stof. Ved syntetisering af B2O3 dens overvejende form er amorf og ikke krystallinsk; i korrekte ord: det er et solidt mere glasagtigt end krystallinsk.

Det siges så, at B2O3  Det er glasagtigt eller amorft når dets BO-netværk3 De er rodet. Ikke alene dette, men også, de ændrer den måde, de kommer sammen. I stedet for at blive arrangeret i en trigonal geometri, bliver de forbundet med at skabe, hvad forskere kalder en boroxolring (topbillede).

Bemærk den oplagte forskel mellem trekantede og hexagonale enheder. De trekantede karakteriserer B2O3 krystallinsk og sekskantet til B2O3 glasagtigt. En anden måde at henvise til denne amorfe fase er boreglas, eller ved en formel: g-B2O3 ('g' kommer fra ordet glassy, ​​på engelsk).

G-B-netværket2O3 de består af boroxolringe og ikke BO-enheder3. G-B'en2O3 kan krystallisere til a-B2O3, hvilket ville indebære en konvertering af ringe til trekanter, og også definere graden af ​​krystallisation opnået.

egenskaber

Fysisk udseende

Det er et farveløst og glasagtigt faststof. I sin krystallinske form er den hvid.

Molekylær masse

69,6182 g / mol.

smag

Lidt bitre

tæthed

-Krystallinsk: 2,46 g / ml.

-Glasagtigt: 1,80 g / ml.

Smeltepunkt

Det har ikke et helt defineret smeltepunkt, fordi det afhænger af, hvor krystallinsk eller glasagtigt det er. Den rent krystallinske form smelter ved 450 ° C; Den glasagtige form smelter imidlertid i en række temperaturer fra 300 til 700ºC.

Kogepunkt

Igen matcher de rapporterede værdier ikke denne værdi. Tilsyneladende koger flydende boroxid (smeltet fra dets krystaller eller dets glas) ved 1860ºC.

stabilitet

Det skal holdes tørt, da det absorberer fugt til at omdanne til borsyre, B (OH)3.

nomenklatur

Boroxid kan navngives på andre måder, såsom:

-Diborotrioxid (systematisk nomenklatur).

-Boroxid (III) (lagernomenklatur).

-Boroxid (traditionel nomenklatur).

applikationer

Nogle af anvendelserne af boroxid er:

Syntese af bortrihalider

Fra B2O3 kan syntetiseres bortrihalider, BX3 (X = F, Cl og Br). Disse forbindelser er Lewis-syrer, og med dem er det muligt at indføre boratomer til bestemte molekyler for at opnå andre derivater med nye egenskaber.

insekticid

En fast blanding med borsyre, B2O3-B (OH)3, repræsenterer en formel, der anvendes som et husdyrsekticid.

Opløsningsmiddel af metalliske oxider: dannelse af briller, keramik og bor legeringer

Flydende boroxid er i stand til at opløse metaloxider. Fra denne resulterende blanding opnås der engang afkølet faststoffer med bor og metaller.

Afhængigt af mængden af ​​B2O3 brugt, såvel som teknikken og typen af ​​metaloxid, kan du få et rigt udvalg af briller (borosilicater), keramik (nitrider og borcarbider) og legeringer (hvis der kun anvendes metaller).

Generelt opnår glas eller keramik større styrke og styrke samt større holdbarhed. I tilfælde af briller bliver de brugt til optiske linser og teleskoper og til elektroniske enheder.

bindemiddel

Ved konstruktion af smelteovne i stål anvendes ildfaste mursten med magnesiumbase. I dem anvendes boroxid som et bindemiddel, der hjælper med at holde dem tæt bundet.

referencer

  1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kemi (Fjerde udgave). Mc Graw Hill.
  2. Wikipedia. (2019). Bortrioxid. Hentet fra: en.wikipedia.org
  3. Pubchem. (2019). Boroxid. Hentet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. Rio Tinto. (2019). Borix oxid. 20 Mule Team Borax. Hentet fra: borax.com
  5. A. Mukhanov, O. O. Kurakevich og V. L. Solozhenko. (N.D.). På hardheden af ​​bor (III) Oxid. LPMTMCNRS, Université Paris Nord, Villetaneuse, Frankrig.
  6. Hansen T. (2015). B2O3 (Boric Oxid). Hentet fra: digitalfire.com