Borov trioksid
Borov trioksid ali diborov trioksid je kemijska spojina s formulo B2O3. Je bela amorfna trdnina, ki po dolgotrajnem žarenju kristalizira. Spada med snovi, ki najteže kristalizirajo.
| |
| |
| Imena | |
|---|---|
| Druga imena | |
| Identifikatorji | |
3D model (JSmol)
|
|
| ChEBI | |
| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard | 100.013.751 |
| EC število |
|
PubChem CID
|
|
| RTECS število |
|
CompTox Dashboard (EPA)
|
|
| |
| |
| Lastnosti | |
| B2O3 | |
| Molska masa | 69,6182 g/mol |
| Videz | bela steklasta trdnina |
| Gostota | 2,460 g/cm3 (tekoč), 2,55 g/cm3 (trigonalni), |
| Tališče | 450 °C (842 °F; 723 K) |
| Vrelišče | 1.860 °C (3.380 °F; 2.130 K) |
| 1,1 g/100mL (10 °C) 3,3 g/100mL (20 °C) 15,7 100 g/100mL (100 °C) | |
| Topnost | delno topen v metanolu |
| Kislost (pKa) | ~ 4 |
| Termokemija | |
| Specifična toplota, C | 66,9 J/mol K |
| Standardna molarna entropija S |
80,8 J/mol K |
Std tvorbena
entalpija (ΔfH⦵298) |
-1254 kJ/mol |
Gibbsova prosta energija (ΔfG˚)
|
-832 kJ/mol |
| Nevarnosti | |
| Glavne nevarnosti | Dražeče[3] |
| GHS piktogrami | 
|
| Opozorilna beseda | Pozor |
| H360FD | |
| P201, P202, P281, P308+313, P405, P501 | |
| NFPA 704 (diamant ognja) | |
| Plamenišče | negorljiv |
| Smrtni odmerek ali koncentracija (LD, LC): | |
LD50 (srednji odmerek)
|
3163 mg/kg (oralno, miš)[4] |
| NIOSH (ZDA varnostne meje): | |
PEL (Dopustno)
|
TWA 15 mg/m3[3] |
REL (Priporočeno)
|
TWA 10 mg/m3[3] |
IDLH (Takojšnja nevarnost)
|
2000 mg/m3[3] |
Če ni navedeno drugače, podatki veljajo za material v standardnem stanju pri 25 °C, 100 kPa). | |
| Sklici infopolja | |
Za steklast borov trioksid (g-B2O3) se domneva, da je zgrajen iz šestčlenskih obročev, v katerih se izmenjujejo trojno koordinirani borovi in dvojno kooordinirani kisikovi atomi. Domneva je sporna, ker ni do sedaj nihče predlagal modela steklastega borovega trioksida z velikim številom šestčlenskih obročev in pravo gostoto. Zgleda, da je v zgradbo vključenih tudi nekaj trikotnikov BO3, še bolj verjetno pa spojina polimerizira v trakove in ploščice.[5][6] Kristalna oblika borovega trioksida (α-B2O3)[7] je zgrajena izključno iz trikotnikov BO3. Ta trigonalna, kremenu podobna struktura, je pri tlaku 9,5 GPa podvržena cezitu podobni pretvorbi v monoklinski β-B2O3.[8]
Priprava uredi
Borov trioksid se pripravlja z obdelavo boraksa (Na2B4O7•10H2O ali Na2[B4O5(OH)4]•8H2O) z žveplovo kislino. Pri temperaturah nad 750 °C se iz natrijevega sulfata izloči talina, ki vsebuje 96–97 % borovega trioksida. Talino se zatem oddekantira in ohladi.[2]
Druga metoda je segrevanje borove kisline (H3BO3) nad približno 300 °C. Kislina pri približno 170 °C razpade na metaborovo kislino (HBO2) in vodno paro. Z nadaljnjim segrevanjem preko 300 °C metaborova kislina razpade v borov trioksid in še nekaj pare:
- H3BO3 → HBO2 + H2O
- 2HBO2 → B2O3 + H2O
Borova kislina s segrevanjem na tekočinski kopeli preide v brezvodni kristalinični B2O3.[9] S skrbno nadzorovanim segrevanjem se lahko prepreči gumiranje zaradi odcepljanja vode. Tekoč borov trioksid korodira silikate.
Kristalizacija α-B2O3 iz taline pri normalnem tlaku je s kinetičnega stališča zaradi razlik v gostotah taline in kristala problematična. Mejna pogoja za kristalizacijo amorfne trdnine sta tlak 20 kbar in temperatura približno 200 °C.[10]
Borov trioksid nastaja tudi v reakciji diborana (B2H6) s kisikom iz zraka ali v prisotnosti sledov vlage:
- 2B2H6(g) + 3O2(g) → 2B2O3(s) + 6H2(g)
- B2H6(g) + 3H2O(v) → B2O3(s) + 6H2(g)[11]
Uporaba uredi
- talilo za steklo in emajle
- surovina za sintezo drugih borovih spojin, na primer borovega karbida
- aditiv za steklena (optična) vlakna
- surovina za borovo silikatno steklo
- inertni zaščitni sloj v procesu proizvodnje monokristala galijevega arzenida
- kisli katalizator v organskih sintezah
Sklici uredi
- ↑ High temperature corrosion and materials chemistry: proceedings of the Per Kofstad Memorial Symposium. Proceedings of the Electrochemical Society. The Electrochemical Society (2000), str. 496. ISBN 1-56677-261-3.
- ↑ 2,0 2,1 Pradyot Patnaik (2003). Handbook of Inorganic Chemicals. London : McGraw-Hill. str. 119. ISBN 0-07-049439-8.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. »#0060«. National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
- ↑ »Boron oxide«. Immediately Dangerous to Life and Health Concentrations (IDLH). National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
- ↑ H. Eckert (1992). Structural characterization of noncrystalline solids and glasses using solid state NMR. Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy 24 (3): 159–293. doi: 10.1016/0079-6565(92)80001-V.
- ↑ S.-J. Hwang, C. Fernandez, J.P. Amoureux, J. Cho, S.W. Martin, M. Pruski, (1997). Quantitative study of the short range order in B2O3 and B2S3 by MAS and two-dimensional triple-quantum MAS B NMR. Solid State Nuclear Magnetic Resonance 8 (2): 109–121. doi: 10.1016/S0926-2040(96)01280-5. PMID 9203284.
- ↑ G.E. Gurr, P.W. Montgomery, C.D. Knutson, B.T. Gorres (1970). The Crystal Structure of Trigonal Diboron Trioxide. Acta Crystallographica B 26 (7): 906–915. doi: 10.1107/S0567740870003369.
- ↑ V.V. Brazhkin, Y. Katayama, Y. Inamura, M.V. Kondrin, A.G. Lyapin, S.V. Popova, R.N. Voloshin (2003). Structural transformations in liquid, crystalline and glassy B2O3 under high pressure. JETP Letters 78 (6): 393–397. doi: 10.1134/1.1630134.
- ↑ S. Kocakuşak, K. Akçay, T. Ayok, H.J. Koöroğlu, M. Koral, Ö.T. Savaşçi, R. Tolun (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.
- ↑ M.J. Aziz, E. Nygren, J.F. Hays, D. Turnbull (1985). Crystal Growth Kinetics of Boron Oxide Under Pressure. Journal of Applied Physics 57 (6): 2233. doi: 10.1063/1.334368.
- ↑ Diborane Storage & Delivery Arhivirano 2015-02-04 na Wayback Machine.. AirProducts (2011).