Википедија

Бор триоксид

хемиско соединение

Бор триоксид или дибор триоксид — оксид на бор со формулатаB
2O
3. Тоа е безбојна проѕирна цврста супстанција, речиси секогаш стаклена (аморфна), која може да се кристализира само со голема тешкотија. Се нарекува и борен оксид[1] или борија.[2] Има многу важни индустриски примени, главно во керамиката како флукс за глазури и емајли и во производството на очила.

Структура

уреди

Бор триоксидот има три познати форми, една аморфна и две кристални.

Аморфна форма

уреди

Аморфната форма (g-B
2O
3 ) е убедливо најчеста. Се смета дека е составена од бороксолни прстени кои се шестчлени прстени составени од наизменичен 3-координатен бор и 2-координатен кислород.

Поради тешкотијата да се изградат нарушени модели со правилна густина со многу прстени на бороксол, ова гледиште првично било контроверзно, но таквите модели неодамна биле конструирани и покажуваат својства во одлична согласност со експериментот.[3][4] Сега е препознаено, од експериментални и теоретски студии,[5][6][7][8][9] дека фракцијата на атоми на бор кои припаѓаат на бороксол прстени во стаклен B
2O
3 е некаде помеѓу 0,73 и 0,83, со 0,75 = 3/4 што одговара на сооднос 1:1 помеѓу прстенести и непрстенестови единици. Бројот на бороксолни прстени се распаѓа во течна состојба со зголемување на температурата.[10]

Кристална α форма

уреди

Кристалната форма (α-B
2O
3 ) е исклучиво составена од BO3 триаголници. Првично се верувало дека нејзината кристална структура се енантиоморфните просторни групи P3 1 (#144) и P3 2 (#145), како γ-глицин;[11][12] но подоцна било ревидирано на енантиоморфните просторни групи P3 1 21 (#152) и P3 2 21 (#154) во тригоналниот кристален систем, како α- кварц [13]

Кристализација на α-B
2O
3 од стопената состојба при амбиентален притисок е силно кинетички неповолно (споредете ги густините на течноста и кристалите). Може да се добие со продолжено жарење на аморфната цврста супстанција ~200 °C под притисок од најмалку 10 kbar.[14][15]

Кристална β форма

уреди

Тригоналната мрежа претрпува трансформација слична на коизит во моноклинична β-B
2O
3 на неколку гигапаскали притисок (9,5 GPa).[16]

Подготовка

уреди

Бор триоксид се произведува со третирање на боракс со сулфурна киселина во соединувачка печка. На температури над 750 °C, слојот од стопениот бор оксид се одвојува од натриум сулфат. Потоа се преточува, се лади и се добива со 96-97% чистота.[17]

Друг метод е загревање на борна киселина над ~ 300 °C. Борната киселина првично ќе се распадне на пареа, (H2O(g)) и метаборна киселина (HBO2) на околу 170 °C, а дополнителното загревање над 300 °C ќе произведе повеќе пареа и дибор триоксид. Реакциите се:

H3BO3 → HBO2 + H2O
2HBO2 →B
2O
3 + H2O

Борна киселина оди до безводен микрокристален B
2O
3 во загреан флуидизиран кревет.[18] Внимателно контролираната стапка на загревање го избегнува џвакањето како што се развива водата.

Бор оксид ќе се формира и кога диборанот (B2H6 ) реагира со кислородот во воздухот или со минимални количества на влага:

2B2H6(g) + 3O2(g) → 2B
2O
3(s) + 6H2(g)
B2H6(g) + 3H2O(g) →B
2O
3(s) + 6H2(g) [19]

Реакции

уреди

Растопениот бор оксид напаѓа силикати. Контејнерите може да се пасивираат внатрешно со графитизиран јаглероден слој добиен со термичко распаѓање на ацетилен.[20]

Апликации

уреди
  • Главна компонента на боросиликатно стакло
  • Средство за флуксирање за стакло и емајли
  • Почетен материјал за синтеза на други борни соединенија како што е бор карбид
  • Адитив кој се користи во стаклени влакна (оптички влакна)
  • Инертен покривен слој во процесот на течна капсулација Czochralski за производство на галиум арсенид еднокристал
  • Како киселински катализатор во органската синтеза

Наводи

уреди
  1. ↑ L. McCulloch (1937): "A Crystalline Boric Oxide". Journal of the American Chemical Society, volume 59, issue 12, pages 2650–2652. doi:10.1021/ja01291a05
  2. ↑ I.Vishnevetsky and M.Epstein (2015): "Solar carbothermic reduction of alumina, magnesia and boria under vacuum". Solar Energy, volume 111, pages 236-251 doi:10.1016/j.solener.2014.10.039
  3. ↑ Ferlat, G.; Charpentier, T.; Seitsonen, A. P.; Takada, A.; Lazzeri, M.; Cormier, L.; Calas, G.; Mauri. F. (2008). „Boroxol Rings in Liquid and Vitreous B2O3 from First Principles“. Phys. Rev. Lett. 101 (6): 065504. Bibcode:2008PhRvL.101f5504F. doi:10.1103/PhysRevLett.101.065504. PMID 18764473.
  4. ↑ Ferlat, G.; Seitsonen, A. P.; Lazzeri, M.; Mauri, F. (2012). „Hidden polymorphs drive vitrification in B2O3“. Nature Materials Letters. 11 (11): 925–929. arXiv:1209.3482. Bibcode:2012NatMa..11..925F. doi:10.1038/NMAT3416. PMID 22941329.
  5. ↑ Hung, I.; и др. (2009). „Determination of the bond-angle distribution in vitreous B2O3 by rotation (DOR) NMR spectroscopy“. Journal of Solid State Chemistry. 182 (9): 2402–2408. Bibcode:2009JSSCh.182.2402H. doi:10.1016/j.jssc.2009.06.025.
  6. ↑ Soper, A. K. (2011). „Boroxol rings from diffraction data on vitreous boron trioxide“. J. Phys.: Condens. Matter. 23 (36): 365402. Bibcode:2011JPCM...23.5402S. doi:10.1088/0953-8984/23/36/365402. PMID 21865633.
  7. ↑ Joo, C.; и др. (2000). „The ring structure of boron trioxide glass“. Journal of Non-Crystalline Solids. 261 (1–3): 282–286. Bibcode:2000JNCS..261..282J. doi:10.1016/s0022-3093(99)00609-2.
  8. ↑ Zwanziger, J. W. (2005). „The NMR response of boroxol rings: a density functional theory study“. Solid State Nuclear Magnetic Resonance. 27 (1–2): 5–9. doi:10.1016/j.ssnmr.2004.08.004. PMID 15589722.
  9. ↑ Micoulaut, M. (1997). „The structure of vitreous B2O3 obtained from a thermostatistical model of agglomeration“. Journal of Molecular Liquids. 71 (2–3): 107–114. doi:10.1016/s0167-7322(97)00003-2.
  10. ↑ Alderman, O. L. G. Ferlat, G. Baroni, A. Salanne, M. Micoulaut, M. Benmore, C. J. Lin, A. Tamalonis, A. Weber, J. K. R. (2015). „Liquid B2O3 up to 1700K: X-ray diffraction and boroxol ring dissolution“ (PDF). Journal of Physics: Condensed Matter. 27 (45): 455104. Bibcode:2015JPCM...27S5104A. doi:10.1088/0953-8984/27/45/455104. PMID 26499978.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
  11. ↑ Gurr, G. E.; Montgomery, P. W.; Knutson, C. D.; Gorres, B. T. (1970). „The crystal structure of trigonal diboron trioxide“. Acta Crystallographica B. 26 (7): 906–915. doi:10.1107/S0567740870003369.
  12. ↑ Strong, S. L.; Wells, A. F.; Kaplow, R. (1971). „On the crystal structure of B2O3“. Acta Crystallographica B. 27 (8): 1662–1663. doi:10.1107/S0567740871004515.
  13. ↑ Effenberger, H.; Lengauer, C. L.; Parthé, E. (2001). „Trigonal B2O3 with Higher Space-Group Symmetry: Results of a Reevaluation“. Monatshefte für Chemie. 132 (12): 1515–1517. doi:10.1007/s007060170008.
  14. ↑ Aziz, M. J.; Nygren, E.; Hays, J. F.; Turnbull, D. (1985). „Crystal Growth Kinetics of Boron Oxide Under Pressure“. Journal of Applied Physics. 57 (6): 2233. Bibcode:1985JAP....57.2233A. doi:10.1063/1.334368.
  15. ↑ Gurr, G. E.; Montgomery, P. W.; Knutson, C. D.; Gorres, B. T. (1970). „The Crystal Structure of Trigonal Diboron Trioxide“. Acta Crystallographica B. 26 (7): 906–915. doi:10.1107/S0567740870003369.
  16. ↑ Brazhkin, V. V.; Katayama, Y.; Inamura, Y.; Kondrin, M. V.; Lyapin, A. G.; Popova, S. V.; Voloshin, R. N. (2003). „Structural transformations in liquid, crystalline and glassy B2O3 under high pressure“. JETP Letters. 78 (6): 393–397. Bibcode:2003JETPL..78..393B. doi:10.1134/1.1630134.
  17. ↑ Patnaik, P. (2003). Handbook of Inorganic Chemical Compounds. McGraw-Hill. стр. 119. ISBN 978-0-07-049439-8. Посетено на 2009-06-06.
  18. ↑ Kocakuşak, S.; Akçay, K.; Ayok, T.; Koöroğlu, H. J.; Koral, M.; Savaşçi, Ö. T.; Tolun, R. (1996). „Production of anhydrous, crystalline boron oxide in fluidized bed reactor“. Chemical Engineering and Processing. 35 (4): 311–317. doi:10.1016/0255-2701(95)04142-7.
  19. ↑ AirProducts (2011). „Diborane Storage & Delivery“ (PDF). Архивирано од изворникот (PDF) на 2015-02-04. Посетено на 2013-08-21. Наводот journal бара |journal= (help)
  20. ↑ Morelock, C. R. (1961). „Research Laboratory Report #61-RL-2672M“. General Electric. Наводот journal бара |journal= (help)

Надворешни врски

уреди
Преземено од „https://mk.wikipedia.org/w/index.php?title=Бор_триоксид&oldid=5220891“