- Boroxidstruktur
- BO-Einheit
- Kristallstruktur
- Glaskörperstruktur
- Eigenschaften
- Aussehen
- Molekulare Masse
- Geschmack
- Dichte
- Schmelzpunkt
- Siedepunkt
- Stabilität
- Nomenklatur
- Anwendungen
- Synthese von Bortrihalogeniden
- Insektizid
- Lösungsmittel für Metalloxide: Bildung von Gläsern, Keramiken und Borlegierungen
- Bindemittel
- Verweise
Das Boroxid oder Borsäureanhydrid ist eine anorganische Verbindung, deren chemische Formel B 2 O 3 lautet . Da Bor und Sauerstoff Elemente des p-Blocks des Periodensystems sind und vor allem Köpfe ihrer jeweiligen Gruppen, ist der Elektronegativitätsunterschied zwischen ihnen nicht sehr hoch; Daher wird erwartet, dass B 2 O 3 von Natur aus kovalent ist.
B 2 O 3 wird hergestellt, indem Borax in konzentrierter Schwefelsäure in einem Schmelzofen und bei einer Temperatur von 750 ° C gelöst wird; thermisch dehydratisierende Borsäure B (OH) 3 bei einer Temperatur von etwa 300 ° C; oder es kann auch als Produkt der Reaktion von Diboran (B 2 H 6 ) mit Sauerstoff gebildet werden.
Boroxidpulver. Quelle: Materialwissenschaftler bei englischer Wikipedia
Boroxid kann ein halbtransparentes glasartiges oder kristallines Aussehen haben; Letzteres kann durch Mahlen in Pulverform erhalten werden (oberes Bild).
Obwohl dies auf den ersten Blick nicht der Fall zu sein scheint, wird B 2 O 3 als eines der komplexesten anorganischen Oxide angesehen. nicht nur aus struktureller Sicht, sondern auch aufgrund der variablen Eigenschaften von Gläsern und Keramiken, denen diese zu ihrer Matrix hinzugefügt werden.
Boroxidstruktur
BO-Einheit
B 2 O 3 ist ein kovalenter Feststoff, daher gibt es theoretisch keine B 3+ - oder O 2 -Ionen in seiner Struktur , sondern BO-Bindungen. Bor kann nach der Valenzbindungstheorie (TEV) nur drei kovalente Bindungen bilden; in diesem Fall drei BO-Links. Infolgedessen muss die erwartete Geometrie trigonal sein, BO 3 .
Dem BO 3 -Molekül fehlen Elektronen, insbesondere Sauerstoffatome; Einige von ihnen können jedoch miteinander interagieren, um diesen Mangel zu beheben. Somit vereinigen sich die BO 3 -Dreiecke durch gemeinsame Nutzung einer Sauerstoffbrücke und sind im Raum als Netzwerke dreieckiger Reihen verteilt, deren Ebenen unterschiedlich ausgerichtet sind.
Kristallstruktur
Kristallstruktur des Boroxids. Quelle: Orci
Ein Beispiel für solche Zeilen mit dreieckigen BO 3 -Einheiten ist im obigen Bild dargestellt . Wenn Sie genau hinschauen, zeigen nicht alle Gesichter der Pläne auf den Leser, sondern in die andere Richtung. Die Ausrichtung dieser Flächen kann dafür verantwortlich sein, wie B 2 O 3 bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck definiert wird.
Wenn diese Netzwerke ein langreichweitiges Strukturmuster aufweisen, handelt es sich um einen kristallinen Feststoff, der aus seiner Einheitszelle aufgebaut werden kann. Hier soll B 2 O 3 zwei kristalline Polymorphe aufweisen: α und β.
Α-B 2 O 3 wird bei Umgebungsdruck (1 atm) erzeugt und soll kinetisch instabil sein; Tatsächlich ist dies einer der Gründe, warum Boroxid wahrscheinlich eine schwer zu kristallisierende Verbindung ist.
Das andere Polymorph, β-B 2 O 3 , wird bei hohen Drücken im GPa-Bereich erhalten; daher muss seine Dichte größer sein als die von α-B 2 O 3 .
Glaskörperstruktur
Boroxolring. Quelle: CCoil
BO 3 -Netzwerke neigen natürlich dazu, amorphe Strukturen anzunehmen; Diesen fehlt ein Muster, das die Moleküle oder Ionen im Feststoff beschreibt. Wenn B 2 O 3 synthetisiert wird, ist seine vorherrschende Form amorph und nicht kristallin; mit richtigen Worten: Es ist ein Feststoff, der eher glasig als kristallin ist.
B 2 O 3 wird dann als glasartig oder amorph bezeichnet, wenn seine BO 3 -Netzwerke ungeordnet sind. Nicht nur das, sondern sie verändern auch die Art und Weise, wie sie zusammenkommen. Anstatt in einer trigonalen Geometrie angeordnet zu sein, verbinden sie sich zu einem sogenannten Boroxolring (oberes Bild).
Beachten Sie den offensichtlichen Unterschied zwischen dreieckigen und sechseckigen Einheiten. Die dreieckigen charakterisieren das kristalline B 2 O 3 und die hexagonalen das glasartige B 2 O 3 . Eine andere Möglichkeit, sich auf diese amorphe Phase zu beziehen, ist Borglas oder eine Formel: gB 2 O 3 (das 'g' kommt vom englischen Wort glassy).
Somit bestehen gB 2 O 3 -Netzwerke aus Boroxolringen und nicht aus BO 3 -Einheiten . GB 2 O 3 kann jedoch zu α-B 2 O 3 kristallisieren , was eine gegenseitige Umwandlung von Ringen in Dreiecke implizieren und auch den erreichten Kristallisationsgrad definieren würde.
Eigenschaften
Aussehen
Es ist ein farbloser, glasiger Feststoff. In seiner kristallinen Form ist es weiß.
Molekulare Masse
69,6182 g / mol.
Geschmack
Etwas bitter
Dichte
-Kristallin: 2,46 g / ml.
-Vitreous: 1,80 g / ml.
Schmelzpunkt
Es hat keinen vollständig definierten Schmelzpunkt, da es davon abhängt, wie kristallin oder glasig es ist. Die rein kristalline Form schmilzt bei 450 ° C; Die glasartige Form schmilzt jedoch in einem Temperaturbereich von 300 bis 700 ° C.
Siedepunkt
Auch hier stimmen die gemeldeten Werte nicht mit diesem Wert überein. Anscheinend siedet flüssiges Boroxid (geschmolzen aus seinen Kristallen oder aus seinem Glas) bei 1860ºC.
Stabilität
Es muss trocken gehalten werden, da es Feuchtigkeit aufnimmt, um sich in Borsäure B (OH) 3 umzuwandeln .
Nomenklatur
Boroxid kann auf andere Weise benannt werden, wie zum Beispiel:
-Dibortrioxid (systematische Nomenklatur).
-Boron (III) -oxid (Stammnomenklatur).
-Boroxid (traditionelle Nomenklatur).
Anwendungen
Einige der Verwendungen für Boroxid sind:
Synthese von Bortrihalogeniden
Bortrihalogenide, BX 3 (X = F, Cl und Br) können aus B 2 O 3 synthetisiert werden . Diese Verbindungen sind Lewis-Säuren, und mit ihnen ist es möglich, Boratome in bestimmte Moleküle einzuführen, um andere Derivate mit neuen Eigenschaften zu erhalten.
Insektizid
Eine feste Mischung mit Borsäure, B 2 O 3 -B (OH) 3 , stellt eine Formel dar, die als Haushaltsinsektizid verwendet wird.
Lösungsmittel für Metalloxide: Bildung von Gläsern, Keramiken und Borlegierungen
Flüssiges Boroxid kann Metalloxide lösen. Aus dieser resultierenden Mischung werden nach dem Abkühlen Feststoffe aus Bor und Metallen erhalten.
Abhängig von der Menge an verwendetem B 2 O 3 sowie der Technik und der Art des Metalloxids kann eine Vielzahl von Gläsern (Borosilikaten), Keramiken (Bornitriden und Carbiden) und Legierungen (falls verwendet) erhalten werden. nur Metalle).
Im Allgemeinen erhalten Glas oder Keramik eine größere Beständigkeit und Festigkeit sowie eine größere Haltbarkeit. Bei Brillen werden sie letztendlich für optische und Teleskoplinsen sowie für elektronische Geräte verwendet.
Bindemittel
Beim Bau von Stahlschmelzöfen werden feuerfeste Steine auf Magnesiumbasis verwendet. Boroxid wird als Bindemittel verwendet, um sie fest zusammenzuhalten.
Verweise
- Shiver & Atkins. (2008). Anorganische Chemie. (Vierte Edition). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2019). Bortrioxid. Wiederhergestellt von: en.wikipedia.org
- PubChem. (2019). Boroxid. Wiederhergestellt von: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Rio Tinto. (2019). Borixoxid. 20 Maultier Team Borax. Wiederhergestellt von: borax.com
- A. Mukhanov, OO Kurakevich und VL Solozhenko. (sf). Zur Härte von Bor (III) oxid. LPMTMCNRS, Université Paris Nord, Villetaneuse, Frankreich.
- Hansen T. (2015). B 2 O 3 (Boroxid). Wiederhergestellt von: digitalfire.com