OXID BORITÝ (B2O3): STRUKTURA, VLASTNOSTI A POUŽITÍ - CHEMIE - 2025

Oxid boritý nebo anhydridu kyseliny borité je anorganická sloučenina, jejíž chemický vzorec je B ₂ O ₃. Protože bór a kyslík jsou prvky p bloku periodické tabulky, a ještě více, hlav jejich příslušných skupin, rozdíl elektronegativity mezi nimi není příliš vysoký; proto se očekává, že B ₂ O ₃ bude kovalentní povahy.

B ₂ O ₃ se připraví rozpuštěním boraxu v koncentrované kyselině sírové v taviči pece a při teplotě 750 ° C; tepelně dehydratující kyselinu boritou, B (OH) ₃, při teplotě asi 300 ° C; nebo může být také vytvořen jako produkt reakce diboranu (B ₂ H ₆) s kyslíkem.

Prášek oxidu boritého. Zdroj: Materialscientist ve společnosti English Wikipedia

Oxid boritý může mít poloprůhledný skelný nebo krystalický vzhled; posledně jmenovaný mletím lze získat ve formě prášku (horní obrázek).

Ačkoliv se může zdát, takže na první pohled, B ₂ O ₃ je považován za jeden z nejsložitějších anorganické oxidy; nejen ze strukturálního hlediska, ale také kvůli proměnným vlastnostem získaným sklenicemi a keramikou, k nimž se přidává jejich matrice.

Struktura oxidu boritého

BO jednotka

B ₂ O ₃ je kovalentní pevná látka, takže teoreticky neexistují ve své struktuře žádné ionty B ³⁺ nebo O ², ale vazby BO. Bór může podle teorie valenčních vazeb (TEV) tvořit pouze tři kovalentní vazby; v tomto případě tři BO odkazy. V důsledku toho musí být očekávaná geometrie trigonální, BO ₃.

Molekula BO ₃ je nedostatečná v elektronech, zejména atomech kyslíku; Několik z nich však může navzájem interagovat, aby dodalo uvedený nedostatek. BO ₃ trojúhelníky se tak spojují sdílením kyslíkového můstku a jsou rozloženy v prostoru jako sítě trojúhelníkových řad s jejich rovinami orientovanými různými způsoby.

Krystalická struktura

Krystalická struktura oxidu boritého. Zdroj: Orci

Příklad takových řádků s BO ₃ trojúhelníkovými jednotkami je zobrazen na obrázku výše. Pokud se podíváte pozorně, ne všechny tváře plánů směřují ke čtenáři, ale naopak. Tyto orientace těchto stěn může být zodpovědný za to, jak B ₂ O ₃ je definována při určité teplotě a tlaku.

Když mají tyto sítě strukturální vzorec s dlouhým dosahem, je to krystalická pevná látka, která může být vytvořena z jeho jednotkové buňky. To je místo, kde se praví, že B ₂ O ₃ má dva krystalické polymorfy: a a p.

Α-B ₂ O ₃ je produkován v okolním tlaku (1 atm), a se říká, že kineticky nestabilní; ve skutečnosti je to jeden z důvodů, že oxid boritý je pravděpodobně obtížně krystalizovatelná sloučenina.

Druhý polymorf, β-B ₂ O ₃, se získá při vysokých tlacích v rozsahu GPa; Proto musí být jeho hustota větší než a-B ₂ O ₃.

Sklovitá struktura

Boroxolový prsten. Zdroj: CCoil

Sítě BO ₃ mají přirozeně tendenci přijímat amorfní struktury; To je, že jim chybí vzorec, který popisuje molekuly nebo ionty v pevné látce. Pokud B ₂ O ₃ je syntetizován, jeho převládající forma je amorfní a nejsou krystalické; správnými slovy: je to pevná látka více sklovitá než krystalická.

B ₂ O ₃ je pak říká, že sklovité amorfní nebo při jeho BO ₃ sítě jsou chaotická. Nejen to, ale také mění způsob, jakým se scházejí. Místo toho, aby byly uspořádány v trigonální geometrii, nakonec se spojí a vytvoří, co vědci nazývají boroxolovým prstenem (horní obrázek).

Všimněte si zjevného rozdílu mezi trojúhelníkovými a hexagonálními jednotkami. Trojúhelníkové charakterizují krystalický B ₂ O ₃ a hexagonální skelný B ₂ O ₃. Dalším způsobem, jak se zmínit o této amorfní fázi, je borité sklo, nebo vzorec: gB ₂ O ₃ („g“ pochází ze slova glassy, ​​anglicky).

Tak, GB ₂ O ₃ sítě se skládají z boroxol kroužků a ne BO ₃ jednotky. Nicméně, GB ₂ O ₃ může krystalizovat a-B ₂ O ₃, což by znamenalo vzájemnou kroužků na trojúhelníky, a také by definují stupeň krystalizace dosaženo.

Vlastnosti

Fyzický vzhled

Je to bezbarvá sklovitá pevná látka. Ve své krystalické formě je bílá.

Molekulová hmotnost

69,6182 g / mol.

Chuť

Mírně hořké

Hustota

Krystalický: 2,46 g / ml.

-Výrobní: 1,80 g / ml.

Bod tání

Nemá úplně definovanou teplotu tání, protože závisí na tom, jak krystalická nebo sklovitá je. Čistě krystalická forma taje při 450 ° C; sklovitá forma se však taví v teplotním rozmezí od 300 do 700 ° C.

Bod varu

Hlášené hodnoty se opět neshodují s touto hodnotou. Kapalný oxid boritý (roztavený z jeho krystalů nebo ze skla) zřejmě varí při 1860 ° C.

Stabilita

Musí se udržovat v suchu, protože absorbuje vlhkost a přeměňuje se v kyselinu boritou, B (OH) ₃.

Nomenklatura

Oxid boritý může být pojmenován jinými způsoby, například:

-Dibronitý oxid (systematická nomenklatura).

-Oxid boritý (nomenklatura zásob).

- Oxid boritý (tradiční nomenklatura).

Aplikace

Některé z použití pro oxid boritý jsou:

Syntéza trihalogenidů boru

Boru trihalogenides, BX ₃ (X = F, Cl a Br) mohou být syntetizovány z B ₂ O ₃. Tyto sloučeniny jsou Lewisovy kyseliny as nimi je možné zavést atomy boru do určitých molekul za účelem získání dalších derivátů s novými vlastnostmi.

Insekticid

Pevná směs s kyselinou, B borité ₂ O ₃ -B (OH) ₃, představuje vzorec, který je použit jako insekticid domácnosti.

Rozpouštědlo pro oxidy kovů: tvorba skel, keramiky a slitin boru

Kapalný oxid boritý je schopen rozpouštět oxidy kovů. Z této výsledné směsi se po ochlazení získají pevné látky složené z boru a kovů.

V závislosti na množství B ₂ O ₃ použit, stejně jako techniky, a na typu oxidu kovu, bohatou škálu skel (borosilikáty), keramiky (boru nitridy a karbidy), a slitin (pokud se používá), mohou být získány. pouze kovy).

Obecně platí, že sklo nebo keramika získávají větší odolnost a pevnost a také větší trvanlivost. V případě brýlí se nakonec používají pro optické a teleskopické čočky a pro elektronická zařízení.

Pořadač

Při stavbě pecí na tavení oceli se používají žáruvzdorné cihly na bázi hořčíku. Oxid boritý se používá jako pojivo a pomáhá je pevně držet pohromadě.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chemie. (Čtvrté vydání). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Oxid boritý. Obnoveno z: en.wikipedia.org
3. PubChem. (2019). Oxid boritý. Obnoveno z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Rio Tinto. (2019). Oxid boritý. 20 Mule Team Borax. Obnoveno z: borax.com
5. A. Mukhanov, OO Kurakevič a VL Solozhenko. (sf). O tvrdosti oxidu boritého (III). LPMTMCNRS, Université Paris Nord, Villetaneuse, Francie.
6. Hansen T. (2015). B ₂ O ₃ (oxid boritý). Obnoveno z: digitalfire.com