Δομή οξειδίου του βορίου (B2O3), ιδιότητες, ονοματολογία και χρήσεις



Το οξείδιο βορίου ή ο βορικός ανυδρίτης είναι μια ανόργανη ένωση της οποίας ο χημικός τύπος είναι Β2Ο3. Δεδομένου ότι τα στοιχεία του βορίου και του οξυγόνου του μπλοκ ρ του περιοδικού πίνακα, και ακόμη περισσότερα κεφάλια των αντίστοιχων ομάδων τους, η διαφορά ηλεκτροαρνησίας μεταξύ τους δεν είναι πολύ υψηλή. επομένως, αναμένεται ότι το Β2Ο3 να είναι ομοιοπολική στη φύση.

Το Β2Ο3 παρασκευάζεται με διάλυση βόρακα σε πυκνό θειικό οξύ μέσα σε κλίβανο τήξης και σε θερμοκρασία 750 ° C. θερμικά αφυδατωμένο βορικό οξύ, Β (ΟΗ)3, σε θερμοκρασία περίπου 300 ° C. ή μπορεί επίσης να σχηματιστεί ως προϊόν της αντίδρασης διβορανίου (Β2H6) με οξυγόνο.

Το οξείδιο του βορίου μπορεί να έχει ημιδιαφανή υαλώδη ή κρυσταλλική εμφάνιση. Τα τελευταία μπορούν να ληφθούν με άλεση σε μορφή σκόνης (κορυφή εικόνα).

Παρόλο που ίσως δεν φαίνεται εκ πρώτης όψεως, θεωρείται το Β2Ο3 ως ένα από τα πιο σύνθετα ανόργανα οξείδια. όχι μόνο από δομική άποψη, αλλά και λόγω των μεταβλητών ιδιοτήτων που αποκτούν τα γυαλιά και τα κεραμικά, στα οποία προστίθενται στη μήτρα τους.

Ευρετήριο

  • 1 Δομή οξείδιο του βορίου
    • 1.1 Μονάδα BO3
    • 1.2 Δομή κρυστάλλου
    • 1.3 Δομή του υαλοειδούς
  • 2 Ιδιότητες
    • 2.1 Φυσική εμφάνιση
    • 2.2 Μοριακή μάζα
    • 2.3 Γεύση
    • 2.4 Πυκνότητα
    • 2.5 Σημείο τήξης
    • 2.6 Σημείο ζέσεως
    • 2.7 Σταθερότητα
  • 3 Ονοματολογία
  • 4 Χρήσεις
    • 4.1 Σύνθεση τριαλογονιδίων βορίου
    • 4.2 Εντομοκτόνο
    • 4.3 Διαλύτης οξειδίων μετάλλων: σχηματισμός γυαλιών, κεραμικών και κραμάτων του βορίου
    • 4.4 Binder
  • 5 Αναφορές

Δομή του οξείδιο του βορίου

BO Μονάδα3

Το Β2Ο3 είναι ένα ομοιοπολικό στερεό, έτσι θεωρητικά δεν υπάρχουν ιόντα Β στη δομή του3+ ούτε Ο2-, αλλά συνδέσεις B-O. Το βόριο, σύμφωνα με τη θεωρία των δεσμών σθένους (VTE), μπορεί να σχηματίσει μόνο τρεις ομοιοπολικούς δεσμούς. στην περίπτωση αυτή, τρεις συνδέσεις B-O. Ως συνέπεια αυτού, η αναμενόμενη γεωμετρία πρέπει να είναι τριγωνική, BO3.

Το μόριο BO3 είναι ανεπαρκής σε ηλεκτρόνια, ειδικά σε άτομα οξυγόνου. Ωστόσο, αρκετές από αυτές μπορούν να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους για την παροχή της εν λόγω ανεπάρκειας. Έτσι, τα τρίγωνα BO3 συνδέονται με την κοινή χρήση μιας γέφυρας οξυγόνου και διανέμονται στο χώρο ως δίκτυα τριγωνικών γραμμών με τα αεροπλάνα τους προσανατολισμένα με διαφορετικούς τρόπους.

Κρυσταλλική δομή

Η επάνω εικόνα δείχνει ένα παράδειγμα των εν λόγω σειρών με τριγωνικές μονάδες BO3. Αν κοιτάξετε προσεκτικά, όλα τα πρόσωπα των αεροσκαφών δεν δείχνουν προς τον αναγνώστη, αλλά προς την άλλη πλευρά. Οι προσανατολισμοί αυτών των προσώπων μπορεί να είναι υπεύθυνοι για τον τρόπο με τον οποίο ορίζεται το Β2Ο3 σε μια ορισμένη θερμοκρασία και πίεση.

Όταν αυτά τα δίκτυα έχουν ένα δομικό σχέδιο μεγάλης απόστασης, είναι ένα κρυσταλλικό στερεό, το οποίο μπορεί να κατασκευαστεί από το κελί μονάδας του. Αυτό είναι όπου λέγεται ότι είναι το Β2Ο3 Έχει δύο κρυσταλλικά πολύμορφα: το α και το β.

Το α-Β2Ο3 εμφανίζεται σε πίεση περιβάλλοντος (1 ατμόσφαιρα), και λέγεται ότι είναι κινητικά ασταθής. στην πραγματικότητα, αυτός είναι ένας από τους λόγους για τους οποίους το οξείδιο του βορίου είναι πιθανώς μια ένωση δύσκολης κρυστάλλωσης.

Το άλλο πολύμορφο, β-Β2Ο3, αποκτάται σε υψηλές πιέσεις στην περιοχή GPa. Επομένως, η πυκνότητα του πρέπει να είναι μεγαλύτερη από αυτή της α-Β2Ο3.

Δομή υαλώδους

Τα δίκτυα BO3 φυσικά τείνουν να υιοθετούν άμορφη δομή. αυτά είναι, που στερούνται ενός σχεδίου που περιγράφει τα μόρια ή τα ιόντα στο στερεό. Συνθέτοντας το Β2Ο3 η κυρίαρχη μορφή της είναι άμορφη και όχι κρυσταλλική. με σωστές λέξεις: είναι ένα στερεό πιο υαλώδες από το κρυσταλλικό.

Στη συνέχεια λέγεται ότι το Β2Ο3  Είναι υαλώδες ή άμορφο όταν τα δίκτυά του BO3 Είναι ακατάστατα. Όχι μόνο αυτό, αλλά και, αλλάζουν τον τρόπο που έρχονται μαζί. Αντί να είναι διατεταγμένες σε μια τριγωνική γεωμετρία, καταλήγουν να συνδέονται για να δημιουργήσουν αυτό που οι ερευνητές ονομάζουν δακτύλιο βοροξόλης (κορυφαία εικόνα).

Σημειώστε την προφανή διαφορά μεταξύ τριγωνικών και εξαγωνικών μονάδων. Τα τριγωνικά χαρακτηρίζουν το Β2Ο3 κρυσταλλική και εξαγωνική ως προς το Β2Ο3 υαλώδη Ένας άλλος τρόπος για να αναφερθεί αυτή η άμορφη φάση είναι το γυαλί του βορίου, ή από τον τύπο: g-Β2Ο3 (το 'g' προέρχεται από τη λέξη glassy, ​​στα αγγλικά).

Έτσι, τα δίκτυα G-B2Ο3 αποτελούνται από δακτυλίους βοριοξόλης και όχι μονάδες BO3. Ωστόσο, το g-Β2Ο3 μπορεί να κρυσταλλωθεί σε α-Β2Ο3, η οποία θα συνεπαγόταν μια αλληλομετατροπή των δακτυλίων σε τρίγωνα, και θα ορίζει επίσης τον βαθμό κρυστάλλωσης που επιτυγχάνεται.

Ιδιότητες

Φυσική εμφάνιση

Είναι άχρωμο και υαλώδες στερεό. Στην κρυσταλλική της μορφή είναι λευκό.

Μοριακή μάζα

69,6182 g / mol.

Γεύση

Ελαφρώς πικρή

Πυκνότητα

-Κρυσταλλική: 2,46 g / mL.

-Υαλοειδές: 1,80 g / mL.

Σημείο τήξης

Δεν έχει ένα πλήρως καθορισμένο σημείο τήξης, επειδή εξαρτάται από το πόσο κρυσταλλικό ή υαλοειδές είναι. Η καθαρά κρυσταλλική μορφή τήκεται στους 450 ° C. Ωστόσο, η υαλώδης μορφή τήκεται σε μια περιοχή θερμοκρασιών που κυμαίνονται από 300 έως 700 ° C.

Σημείο ζέσεως

Και πάλι, οι αναφερόμενες τιμές δεν ταιριάζουν με αυτήν την τιμή. Προφανώς το υγρό οξείδιο του βορίου (λιωμένο από τους κρυστάλλους ή το γυαλί του) βράζει στους 1860ºC.

Σταθερότητα

Πρέπει να διατηρείται στεγνή, καθώς απορροφά την υγρασία για να μετατραπεί σε βορικό οξύ, Β (ΟΗ)3.

Ονοματολογία

Το οξείδιο του βορίου μπορεί να ονομαστεί με άλλους τρόπους, όπως:

-Diboro trioxide (συστηματική ονοματολογία).

-Οξείδιο του βορίου (III) (ονοματολογία αποθεμάτων).

-Οξείδιο του βορίου (παραδοσιακή ονοματολογία).

Χρησιμοποιεί

Μερικές από τις χρήσεις του οξείδιο του βορίου είναι:

Σύνθεση τριαλογονιδίων βορίου

Από το Β2Ο3 μπορούν να συντίθενται τριαλογονίδια βορίου, ΒΧ3 (Χ = F, Cl και Br). Αυτές οι ενώσεις είναι οξέα Lewis και με αυτά είναι δυνατόν να εισαχθούν άτομα βορίου σε ορισμένα μόρια για να ληφθούν και άλλα παράγωγα με νέες ιδιότητες.

Εντομοκτόνο

Ένα στερεό μίγμα με βορικό οξύ, Β2Ο3-Β (ΟΗ)3, αντιπροσωπεύει ένα τύπο που χρησιμοποιείται ως οικιακό εντομοκτόνο.

Διαλύτης μεταλλικών οξειδίων: σχηματισμός γυαλιών, κεραμικών και κραμάτων του βορίου

Το υγρό οξείδιο του βορίου είναι ικανό να διαλύει οξείδια μετάλλων. Από αυτό το προκύπτον μείγμα, μόλις κρυώσει, λαμβάνονται στερεά από βόριο και μέταλλα.

Ανάλογα με το ποσό του B2Ο3 (βορικοπυριτικά), κεραμικά (νιτρίδια και καρβίδια του βορίου) και κράματα (αν χρησιμοποιούνται μόνο μέταλλα).

Γενικά, το γυαλί ή τα κεραμικά αποκτούν μεγαλύτερη αντοχή και αντοχή, καθώς και μεγαλύτερη ανθεκτικότητα. Στην περίπτωση των γυαλιών, καταλήγουν να χρησιμοποιούνται για οπτικούς φακούς και τηλεσκόπια, καθώς και για ηλεκτρονικές συσκευές.

Binder

Στην κατασκευή φούρνων τήξης χάλυβα χρησιμοποιούνται πυρίμαχα τούβλα με βάση μαγνησίου. Σε αυτά, το οξείδιο του βορίου χρησιμοποιείται ως συνδετικό υλικό, συμβάλλοντας έτσι στη διατήρησή τους.

Αναφορές

  1. Shiver & Atkins. (2008). Ανόργανη χημεία (Τέταρτη έκδοση). Mc Graw Hill.
  2. Wikipedia. (2019). Τριοξείδιο του βορίου. Ανακτήθηκε από: en.wikipedia.org
  3. PubChem. (2019). Οξείδιο του βορίου. Ανακτήθηκε από: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. Ρίο Τίντο. (2019). Οξείδιο Borix. 20 ομάδα μουλάρι Borax. Ανακτήθηκε από: borax.com
  5. Α. Mukhanov, O. O. Kurakevich και VL Solozhenko. (s.f.). Σχετικά με τη σκληρότητα του οξειδίου του βορίου (ΙΙΙ). LPMTMCNRS, Université Paris Nord, Villetaneuse, Γαλλία.
  6. Hansen Τ. (2015). Β2Ο3 (Βορικό Οξείδιο). Ανακτήθηκε από: digitalfire.com