Borov trioksid

Borov trioksid
Imena
	Druga imena borov oksid; diborov trioksid ; anhidrid borove kisline
Identifikatorji
Številka CAS	1303-86-2;
3D model (JSmol)	Interaktivna slika;
ChEBI	CHEBI:30163;
ChemSpider	452485;
ECHA InfoCard	100.013.751
EC število	215-125-8;
PubChem CID	518682;
RTECS število	ED7900000;
CompTox Dashboard (EPA)	DTXSID7034387 ;
	InChI InChI=1S/B2O3/c3-1-5-2-4 Key: JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N; InChI=1/B2O3/c3-1-5-2-4 Key: JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYAI;
	SMILES O=BOB=O;
Lastnosti
Kemijska formula	B2O3
Molska masa	69,6182 g/mol
Videz	bela steklasta trdnina
Gostota	2,460 g/cm3 (tekoč),; 2,55 g/cm3 (trigonalni),; 3,11–3,146 g/cm3 (monoklinski)
Tališče	450 °C (842 °F; 723 K)
Vrelišče	1.860 °C (3.380 °F; 2.130 K)
Topnost v vodi	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 So298	80,8 J/mol K
Std tvorbena; entalpija (ΔfH⦵298)	-1254 kJ/mol
Gibbsova prosta energija (ΔfG˚)	-832 kJ/mol
Nevarnosti
Glavne nevarnosti	Dražeče
GHS piktogrami
Opozorilna beseda	Pozor
GHS stavki za nevarnost	H360FD
GHS stavki za previdnost	P201, P202, P281, P308+313, P405, P501
NFPA 704 (diamant ognja)	0 2 0
Plamenišče	negorljiv
	Smrtni odmerek ali koncentracija (LD, LC):
LD50 (srednji odmerek)	3163 mg/kg (oralno, miš)
	NIOSH (ZDA varnostne meje):
PEL (Dopustno)	TWA 15 mg/m3
REL (Priporočeno)	TWA 10 mg/m3
IDLH (Takojšnja nevarnost)	2000 mg/m3
	Če ni navedeno drugače, podatki veljajo za material v standardnem stanju pri 25 °C, 100 kPa).
	Sklici infopolja

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.

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

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

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

↑ 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).

Zunanje povezave

[1] 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.

[Patnaik-2] 2,0 ^2,1 Pradyot Patnaik (2003). Handbook of Inorganic Chemicals. London : McGraw-Hill. str. 119. ISBN 0-07-049439-8.

[PGCH-3] 3,0 ^3,1 ^3,2 ^3,3 NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. »#0060«. National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).

[4] »Boron oxide«. Immediately Dangerous to Life and Health Concentrations (IDLH). National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).

[5] 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.

[6] 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.

[7] 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.

[8] 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.

[9] 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.

[10] 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.

[11] Diborane Storage & Delivery Arhivirano 2015-02-04 na Wayback Machine.. AirProducts (2011).

[3]