Jump to content

Триоксид бора

(Перенаправлено из оксида бора )
Триоксид бора
Кристаллическая структура B2O3 [1]
Имена
Название ИЮПАК
Триоксид дибора
Другие имена
оксид бора, триоксид дибора, полуторный оксид бора, оксид бора, борий
Борный ангидрид
Идентификаторы
3D model ( JSmol )
ЧЭБИ
ХимическийПаук
Информационная карта ECHA 100.013.751 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 215-125-8
11108
номер РТЭКС
  • ED7900000
НЕКОТОРЫЙ
Характеристики
B2OB2O3
Молярная масса 69.6182 g/mol
Появление белое, стекловидное твердое вещество
Плотность 2,460 г/см 3 , жидкость;

2,55 г/см 3 , тригональный;
3,11–3,146 г/см 3 , моноклиника

Температура плавления 450 ° C (842 ° F, 723 К) (тригональный)
510 ° C (тетраэдрический)
Точка кипения 1860 ° C (3380 ° F; 2130 К), [2] сублимируется при 1500 °C [3]
1,1 г/100 мл (10 °С)
3,3 г/100 мл (20 °С)
15,7 г/100 мл (100 °С)
Растворимость частично растворим в метаноле
Кислотность ( pKa ) ~ 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
Безопасность и гигиена труда (OHS/OSH):
Основные опасности
Раздражающий [4]
СГС Маркировка :
GHS08: Опасность для здоровья
Опасность
H360FD
П201 , П202 , П281 , П308+П313 , П405 , П501
NFPA 704 (огненный алмаз)
точка возгорания негорючий
Летальная доза или концентрация (LD, LC):
3163 мг/кг (перорально, мышь) [5]
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
МЕХ (Допускается)
СВВ 15 мг/м 3 [4]
РЕЛ (рекомендуется)
СВВ 10 мг/м 3 [4]
IDLH (Непосредственная опасность)
2000 мг/м 3 [4]
Страница дополнительных данных
Триоксид бора (страница данных)
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).

Триоксид бора или триоксид дибора представляет собой оксид бора с формулой Б 2 О 3 . Это бесцветное прозрачное твердое вещество, почти всегда стекловидное (аморфное), кристаллизовать которое удается лишь с большим трудом. Его еще называют оксидом бора. [6] или Боря . [7] Он имеет множество важных промышленных применений, главным образом в керамике в качестве флюса для глазурей и эмалей, а также при производстве стекол .

Структура

[ редактировать ]

Триоксид бора имеет три известные формы: одну аморфную и две кристаллические.

Аморфная форма

[ редактировать ]

Аморфная форма (г- B 2 O 3 ) является наиболее распространенным. Считается, что он состоит из бороксоловых колец , которые представляют собой шестичленные кольца, состоящие из чередующихся 3-координатного бора и 2-координационного кислорода.

Из-за сложности построения неупорядоченных моделей с правильной плотностью со многими кольцами бороксола эта точка зрения изначально была спорной, но недавно были построены такие модели, которые демонстрируют свойства, прекрасно согласующиеся с экспериментом. [8] [9] В настоящее время на основе экспериментальных и теоретических исследований признано, что [10] [11] [12] [13] [14] что доля атомов бора, принадлежащих бороксольным кольцам в стеклообразных B 2 O 3 находится где-то между 0,73 и 0,83, причем 0,75 = 3/4 соответствует соотношению 1:1 между кольцевыми и некольцевыми единицами. Количество колец бороксола в жидком состоянии уменьшается с повышением температуры. [15]

Кристаллическая α-форма

[ редактировать ]

Кристаллическая форма (α- B 2 O 3 ) состоит исключительно из треугольников BO 3 . Первоначально считалось, что его кристаллическая структура представляет собой энантиоморфные пространственные группы P3 1 (# 144) и P3 2 (# 145), подобные γ-глицину; [16] [17] но позже был пересмотрен до энантиоморфных пространственных групп P3 1 21 (# 152) и P3 2 21 (# 154) в тригональной кристаллической системе , например, α- кварца. [18]

Кристаллизация α- B 2 O 3 из расплавленного состояния при атмосферном давлении сильно кинетически невыгоден (сравните плотности жидкости и кристалла). Его можно получить прологическим отжигом аморфного твердого тела ~200 °C при давлении не менее 10 кбар. [19] [1]

Кристаллическая β-форма

[ редактировать ]

Тригональная сетка претерпевает коэсит -подобное преобразование в моноклинную β-. B 2 O 3 при нескольких гигапаскалях (9,5 ГПа). [20]

Подготовка

[ редактировать ]

Триоксид бора получают путем обработки буры в серной кислотой плавильной печи . При температуре выше 750 °C слой расплавленного оксида бора отделяется от сульфата натрия . Затем его декантируют, охлаждают и получают чистоту 96–97%. [3]

Другой метод — нагревание борной кислоты выше ~300 °C. Борная кислота первоначально разлагается на пар (H 2 O (g) ) 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:

Н 3 БО 3 → ГБО 2 + Н 2 О
2 ГБО 2 Б 2 О 3 + Н 2 О

Борная кислота переходит в безводную микрокристаллическую B 2 O 3 в нагретом кипящем слое. [21] Тщательно контролируемая скорость нагрева позволяет избежать склеивания при выделении воды.

Оксид бора также образуется при реакции диборана (B 2 H 6 ) с кислородом воздуха или следовыми количествами влаги:

2 Н 6 (г) + 3О 2 (г) → 2 Б 2 О 3 (т) + 6Н 2 (г)
B 2 H 6 (г) + 3H 2 O(г) → Б 2 О 3 (т) + 6Н 2 (г) [22]

Расплавленный оксид бора разрушает силикаты. Контейнеры могут быть пассивированы изнутри слоем графитированного углерода, полученного термическим разложением ацетилена. [23]

Приложения

[ редактировать ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б Гурр, GE; Монтгомери, PW; Кнутсон, CD; Горрес, БТ (1970). «Кристаллическая структура тригонального триоксида дибора». Акта Кристаллографика Б. 26 (7): 906–915. дои : 10.1107/S0567740870003369 .
  2. ^ Высокотемпературная коррозия и химия материалов: материалы мемориального симпозиума Пера Кофстада. Труды Электрохимического общества . Электрохимическое общество. 2000. с. 496. ИСБН  978-1-56677-261-7 .
  3. ^ Перейти обратно: а б Патнаик, П. (2003). Справочник неорганических химических соединений . МакГроу-Хилл. п. 119. ИСБН  978-0-07-049439-8 . Проверено 6 июня 2009 г.
  4. ^ Перейти обратно: а б с д Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0060» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  5. ^ «Оксид бора» . Непосредственно опасные для жизни и здоровья концентрации (IDLH) . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  6. ^ Л. Маккалок (1937): «Кристаллический оксид бора». Журнал Американского химического общества , том 59, выпуск 12, страницы 2650–2652. два : 10.1021/ja01291a05
  7. ^ И.Вишневецкий и М.Эпштейн (2015): «Солнечное карботермическое восстановление глинозема, магнезии и бория в вакууме». Солнечная энергия , том 111, страницы 236-251. два : 10.1016/j.solener.2014.10.039
  8. ^ Ферлат, Г.; Шарпантье, Т.; Сейтсонен, АП; Такада, А.; Лаццери, М.; Кормье, Л.; Калас, Г.; Маури. Ф. (2008). «Бороксоловые кольца в жидкости и стекловидном теле B 2 O 3 из первых принципов». Физ. Преподобный Летт . 101 (6): 065504. Бибкод : 2008PhRvL.101f5504F . doi : 10.1103/PhysRevLett.101.065504 . ПМИД   18764473 .
  9. ^ Ферлат, Г.; Сейтсонен, АП; Лаццери, М.; Маури, Ф. (2012). «Скрытые полиморфы стимулируют витрификацию B 2 O 3 ». Письма из природных материалов . 11 (11): 925–929. arXiv : 1209.3482 . Бибкод : 2012NatMa..11..925F . дои : 10.1038/NMAT3416 . ПМИД   22941329 . S2CID   11567458 .
  10. ^ Хунг, И.; и др. (2009). «Определение распределения валентных углов в стекловидном теле B 2 O 3 методом вращательной (DOR) ЯМР-спектроскопии». Журнал химии твердого тела . 182 (9): 2402–2408. Бибкод : 2009JSSCh.182.2402H . дои : 10.1016/j.jssc.2009.06.025 .
  11. ^ Сопер, АК (2011). «Бороксоловые кольца по данным дифракции на стекловидном триоксиде бора» . J. Phys.: Condens. Иметь значение . 23 (36): 365402. Бибкод : 2011JPCM...23.5402S . дои : 10.1088/0953-8984/23/36/365402 . ПМИД   21865633 . S2CID   5291179 .
  12. ^ Джу, К.; и др. (2000). «Кольцевая структура стекла из триоксида бора». Журнал некристаллических твердых тел . 261 (1–3): 282–286. Бибкод : 2000JNCS..261..282J . дои : 10.1016/s0022-3093(99)00609-2 .
  13. ^ Цванцигер, JW (2005). «ЯМР-отклик колец бороксола: исследование теории функционала плотности». Твердотельный ядерный магнитный резонанс . 27 (1–2): 5–9. дои : 10.1016/j.ssnmr.2004.08.004 . ПМИД   15589722 .
  14. ^ Микуло, М. (1997). «Структура стекловидного тела B 2 O 3, полученная на основе термостатистической модели агломерации». Журнал молекулярных жидкостей . 71 (2–3): 107–114. дои : 10.1016/s0167-7322(97)00003-2 .
  15. ^ Олдерман, О.Л.Г. Ферлат, Г. Барони, А. Саланн, М. Миколо, М. Бенмор, К. Дж. Лин, А. Тамалонис, А. Вебер, JKR (2015). «Жидкий B2O3 до 1700K: дифракция рентгеновских лучей и растворение бороксолового кольца» (PDF) . Физический журнал: конденсированное вещество . 27 (45): 455104. Бибкод : 2015JPCM...27S5104A . дои : 10.1088/0953-8984/27/45/455104 . ПМИД   26499978 . S2CID   21783488 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  16. ^ Гурр, GE; Монтгомери, PW; Кнутсон, CD; Горрес, БТ (1970). «Кристаллическая структура тригонального триоксида дибора». Акта Кристаллографика Б. 26 (7): 906–915. дои : 10.1107/S0567740870003369 .
  17. ^ Стронг, СЛ; Уэллс, А.Ф.; Каплоу, Р. (1971). «О кристаллической структуре B 2 O 3 ». Акта Кристаллографика Б. 27 (8): 1662–1663. дои : 10.1107/S0567740871004515 .
  18. ^ Эффенбергер, Х.; Ленгауэр, CL; Парте, Э. (2001). «Тригональный B 2 O 3 с симметрией высшей пространственной группы: результаты переоценки». Monatshefte für Chemie . 132 (12): 1515–1517. дои : 10.1007/s007060170008 . S2CID   97795834 .
  19. ^ Азиз, MJ; Нигрен, Э.; Хейс, Дж. Ф.; Тернбулл, Д. (1985). «Кинетика роста кристаллов оксида бора под давлением» . Журнал прикладной физики . 57 (6): 2233. Бибкод : 1985JAP....57.2233A . дои : 10.1063/1.334368 .
  20. ^ Бражкин В.В.; Катаяма, Ю.; Инамура, Ю.; Кондрин, М.В.; Ляпин, А.Г.; Попова С.В.; Волошин, Р.Н. (2003). «Структурные превращения в жидком, кристаллическом и стеклообразном B 2 O 3 под высоким давлением» . Письма ЖЭТФ . 78 (6): 393–397. Бибкод : 2003JETPL..78..393B . дои : 10.1134/1.1630134 . S2CID   189764568 .
  21. ^ Коджакушак, С.; Акчай, К.; Айок, Т.; Коёроглу, HJ; Корал, М.; Савашчи, О. Т.; Толун, Р. (1996). «Производство безводного кристаллического оксида бора в реакторе с псевдоожиженным слоем». Химическая инженерия и обработка . 35 (4): 311–317. дои : 10.1016/0255-2701(95)04142-7 .
  22. ^ ЭйрПродуктс (2011). «Хранение и доставка диборана» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 4 февраля 2015 г. Проверено 21 августа 2013 г. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
  23. ^ Морлок, ЧР (1961). «Отчет научно-исследовательской лаборатории №61-РЛ-2672М». Дженерал Электрик. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 1b040dd64d2a647f1936b92afb296607__1709589660
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/1b/07/1b040dd64d2a647f1936b92afb296607.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Boron trioxide - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)