Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен из оксида бора (III) )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Триоксид бора
Кристаллическая структура B2O3 [1]
Кристаллструктур Бортриоксид.png
Имена
Другие названия
оксид бора, триоксид дибора, полуторный оксид бора, оксид бора,
борный ангидрид борной кислоты
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.013.751 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 215-125-8
11108
Номер RTECS
  • ED7900000
UNII
  • InChI = 1S / B2O3 / c3-1-5-2-4 контрольныйY
    Ключ: JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N контрольныйY
  • InChI = 1 / B2O3 / c3-1-5-2-4
    Ключ: JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYAI
  • О = БОБ = О
Характеристики
В 2 О 3
Молярная масса69,6182 г / моль
Появлениебелое, стекловидное твердое вещество
Плотность2,460 г / см 3 , жидкость;

2,55 г / см 3 , тригональная;
3,11–3,146 г / см 3 , моноклинная

Температура плавления450 ° C (842 ° F, 723 K) (тригональная)
510 ° C (тетраэдрическая)
Точка кипения1860 ° C (3380 ° F; 2130 K), [2] сублимируется при 1500 ° C [3]
1,1 г / 100 мл (10 ° C)
3,3 г / 100 мл (20 ° C)
15,7 г / 100 мл (100 ° C)
Растворимостьчастично растворим в метаноле
Кислотность (p K a )~ 4
-39,0 · 10 −6 см 3 / моль
Термохимия
66,9 Дж / моль К
80,8 Дж / моль К
-1254 кДж / моль
-832 кДж / моль
Опасности
Основные опасностиРаздражающий [4]
Паспорт безопасностиСм .: страницу данных
Пиктограммы GHS
Сигнальное слово GHSОпасность
Положения об опасности GHS
H360FD
Меры предосторожности GHS
P201 , P202 , P281 , P308 + 313 , P405 , P501
NFPA 704 (огненный алмаз)
2
0
0
точка возгораниянегорючий
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
LD 50 ( средняя доза )
3163 мг / кг (перорально, мышь) [5]
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
TWA 15 мг / м 3 [4]
REL (рекомендуется)
TWA 10 мг / м 3 [4]
IDLH (Непосредственная опасность)
2000 мг / м 3 [4]
Страница дополнительных данных
Структура и свойства
Показатель преломления ( n ),
диэлектрическая проницаемость (ε r ) и т. Д.
Термодинамические
данные
Фазовое поведение
твердое тело – жидкость – газ
Спектральные данные
УФ , ИК , ЯМР , МС
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
контрольныйY проверить  ( что есть   ?)контрольныйY☒N
Ссылки на инфобоксы

Триоксид бора (или триоксид дибора ) - один из оксидов бора . Это белое стеклообразное твердое вещество с формулой B 2 O 3 . Он почти всегда имеет стекловидную (аморфную) форму; однако он может кристаллизоваться после обширного отжига (то есть при длительном нагревании).

Считается, что стекловидный оксид бора (gB 2 O 3 ) состоит из бороксольных колец, которые представляют собой шестичленные кольца, состоящие из чередующихся трехкоординатных бора и двухкоординированного кислорода. Из - за сложности построения неупорядоченных моделей при правильной плотности со многими boroxol кольцами , эта точка зрения была изначально противоречивой, но такие модели были недавно построены и свойства проявляют в хорошем согласии с экспериментом. [6] В настоящее время на основе экспериментальных и теоретических исследований [7] [8] [9] [10] [11] установлено, что доля атомов бора, принадлежащих бороксольным кольцам в стеклообразном B 2 O 3где - то между 0,73 и 0,83, 0,75 ( 3 / 4 ) , соответствующим соотношении 1: 1 между кольцами и без колец единиц. Количество бороксольных колец уменьшается в жидком состоянии с повышением температуры. [12]

Кристаллическая форма (α-B 2 O 3 ) (см. Структуру в информационном окне [1] ) состоит исключительно из треугольников BO 3 . Эта тригональная кварцевая сетка претерпевает превращение, подобное коэситу, в моноклинный β-B 2 O 3 при нескольких гигапаскалях (9,5 ГПа). [13]

Подготовка [ править ]

Бор триоксид получают путем обработки буры с серной кислотой в слитой печи . При температурах выше 750 ° C слой расплавленного оксида бора отделяется от сульфата натрия . Затем его декантируют, охлаждают и получают с чистотой 96–97%. [3]

Другой метод - нагревание борной кислоты до температуры выше ~ 300 ° C. Борная кислота сначала разложится на пар (H 2 O (г) ) и метаборную кислоту (HBO 2 ) при температуре около 170 ° C, а дальнейшее нагревание выше 300 ° C приведет к образованию большего количества пара и триоксида дибора. Реакции следующие:

H 3 BO 3 → HBO 2 + H 2 O
2 ГБО 2 → В 2 О 3 + Н 2 О

Борная кислота переходит в безводный микрокристаллический B 2 O 3 в нагретом псевдоожиженном слое. [14] Тщательно контролируемая скорость нагрева позволяет избежать образования смол при выделении воды. Расплавленный оксид бора разрушает силикаты. Внутренне графитированные трубки путем термического разложения ацетилена пассивируются. [15]

Кристаллизация расплавленного α-B 2 O 3 при атмосферном давлении сильно кинетически неблагоприятна (сравните плотности жидкости и кристаллов). Пороговые условия кристаллизации аморфного твердого вещества 10 кбар и ~ 200 ° C. [16] Предлагаемая им кристаллическая структура в энантиоморфных пространственных группах P3 1 (# 144); P3 2 (# 145) [17] [18] (например, γ-глицин) был изменен на энантиоморфные пространственные группы P3 1 21 (# 152); P3 2 21 (# 154) [19] (например, α-кварц).

Оксид бора также образуется, когда диборан (B 2 H 6 ) реагирует с кислородом воздуха или следовыми количествами влаги:

2B 2 H 6 (г) + 3O 2 (г) → 2B 2 O 3 (т) + 6H 2 (г)
B 2 H 6 (г) + 3H 2 O (г) → B 2 O 3 (т) + 6H 2 (г) [20]

Приложения [ править ]

  • Флюс для стекла и эмалей.
  • Исходный материал для синтеза других соединений бора, таких как карбид бора.
  • Добавка, используемая в стеклянных волокнах ( оптических волокнах ).
  • Компонент, используемый при производстве боросиликатного стекла.
  • Инертный закрывающий слой в процессе жидкостной инкапсуляции Чохральского для производства монокристалла арсенида галлия
  • Как кислотный катализатор в органическом синтезе

См. Также [ править ]

  • недокись бора
  • борная кислота
  • сассолит
  • Трис (2,2,2-трифторэтил) борат

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Gurr, GE; Montgomery, PW; Knutson, CD; Горрес, БТ (1970). «Кристаллическая структура тригонального диборона триоксида». Acta Crystallographica Б . 26 (7): 906–915. DOI : 10.1107 / S0567740870003369 .
  2. ^ Высокотемпературная коррозия и химия материалов: материалы симпозиума памяти Пера Кофстада. Труды Электрохимического общества . Электрохимическое общество. 2000. с. 496. ISBN. 978-1-56677-261-7.
  3. ^ a b Патнаик, П. (2003). Справочник неорганических химических соединений . Макгроу-Хилл. п. 119. ISBN 978-0-07-049439-8. Проверено 6 июня 2009 .
  4. ^ a b c d Карманный справочник NIOSH по химической опасности. «# 0060» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  5. ^ «Оксид бора» . Немедленно опасная для жизни или здоровья концентрация (IDLH) . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  6. ^ Ферлат, G .; Шарпантье, Т .; Seitsonen, AP; Takada, A .; Lazzeri, M .; Cormier, L .; Calas, G .; Маури. Ф. (2008). «Кольца бороксола в жидком и стекловидном B 2 O 3 из первых принципов». Phys. Rev. Lett . 101 (6): 065504. Bibcode : 2008PhRvL.101f5504F . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.101.065504 . PMID 18764473 . ; Ferlat, G .; Seitsonen, AP; Lazzeri, M .; Маури, Ф. (2012). «Скрытые полиморфы вызывают стеклование в B 2 O 3 ». Письма о материалах природы . 11 (11): 925–929. arXiv : 1209,3482 . Bibcode : 2012NatMa..11..925F . DOI : 10.1038 / NMAT3416 . PMID 22941329 . S2CID 11567458 .  
  7. ^ Hung, I .; и другие. (2009). «Определение межвалентного угла в стекловидном B 2 O 3 методом ротационной ЯМР-спектроскопии». Журнал химии твердого тела . 182 (9): 2402–2408. Bibcode : 2009JSSCh.182.2402H . DOI : 10.1016 / j.jssc.2009.06.025 .
  8. ^ Soper, AK (2011). «Кольца бороксола по дифракционным данным на стекловидном триоксиде бора» . J. Phys .: Condens. Материя . 23 (36): 365402. Bibcode : 2011JPCM ... 23.5402S . DOI : 10.1088 / 0953-8984 / 23/36/365402 . PMID 21865633 . 
  9. ^ Джу, C .; и другие. (2000). «Кольцевая структура стекла из триоксида бора». Журнал некристаллических твердых тел . 261 (1–3): 282–286. Bibcode : 2000JNCS..261..282J . DOI : 10.1016 / s0022-3093 (99) 00609-2 .
  10. ^ Zwanziger, JW (2005). «ЯМР-отклик бороксольных колец: исследование теории функционала плотности». Ядерный магнитный резонанс твердого тела . 27 (1–2): 5–9. DOI : 10.1016 / j.ssnmr.2004.08.004 . PMID 15589722 . 
  11. ^ Micoulaut, М. (1997). «Структура стекловидного B 2 O 3 получена из термостатистической модели агломерации». Журнал молекулярных жидкостей . 71 (2–3): 107–114. DOI : 10.1016 / s0167-7322 (97) 00003-2 .
  12. ^ Олдермен, OLG Ferlat, Г. Барони, А. Salanne, М. Micoulaut, М. Бенмор, CJ Лин, А. Tamalonis, А. Вебер, ДКР (2015). «Жидкий B2O3 до 1700K: дифракция рентгеновских лучей и растворение бороксольного кольца» (PDF) . Журнал физики: конденсированное вещество . 27 (45): 455104. DOI : 10,1088 / 0953-8984 / 27/45/455104 . PMID 26499978 .  CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  13. ^ Бражкин, В.В.; Katayama, Y .; Inamura, Y .; Кондрин М.В.; Ляпин, АГ; Попова С.В.; Волошин, Р.Н. (2003). «Структурные превращения в жидком, кристаллическом и стеклообразном B 2 O 3 под высоким давлением» . Письма в ЖЭТФ . 78 (6): 393–397. Bibcode : 2003JETPL..78..393B . DOI : 10.1134 / 1.1630134 . S2CID 189764568 . 
  14. ^ Kocakuşak, S .; Akçay, K .; Ayok, T .; Koörolu, HJ; Корал, М .; Савашчи, Ö. Т .; Толун Р. (1996). «Производство безводного кристаллического оксида бора в реакторе с псевдоожиженным слоем». Химическая инженерия и обработка . 35 (4): 311–317. DOI : 10.1016 / 0255-2701 (95) 04142-7 .
  15. ^ Morelock, CR (1961). "Отчет научно-исследовательской лаборатории № 61-РЛ-2672М". General Electric. Cite journal requires |journal= (help)
  16. ^ Азиз, MJ; Nygren, E .; Hays, JF; Тернбулл Д. (1985). «Кинетика роста кристаллов оксида бора под давлением» . Журнал прикладной физики . 57 (6): 2233. Bibcode : 1985JAP .... 57.2233A . DOI : 10.1063 / 1.334368 .
  17. ^ Gurr, GE; Montgomery, PW; Knutson, CD; Горрес, БТ (1970). «Кристаллическая структура тригонального диборонтриоксида». Acta Crystallographica Б . 26 (7): 906–915. DOI : 10.1107 / S0567740870003369 .
  18. ^ Сильный, SL; Уэллс, А.Ф .; Каплов Р. (1971). «О кристаллической структуре B 2 O 3 ». Acta Crystallographica Б . 27 (8): 1662–1663. DOI : 10.1107 / S0567740871004515 .
  19. ^ Effenberger, H .; Ленгауэр, CL; Парте, Э. (2001). "Тригональный B 2 O 3 с более высокой пространственно-групповой симметрией: результаты переоценки". Monatshefte für Chemie . 132 (12): 1515–1517. DOI : 10.1007 / s007060170008 . S2CID 97795834 . 
  20. ^ AirProducts (2011). "Хранение и доставка диборана" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 04 февраля 2015 года . Проверено 21 августа 2013 . Cite journal requires |journal= (help)

Внешние ссылки [ править ]

  • Национальный кадастр загрязнителей: бор и соединения
  • Информация правительства Австралии
  • Информация об опасности NIH США . См. NIH .
  • Паспорт безопасности материала
  • CDC - Карманный справочник NIOSH по химической опасности - оксид бора