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三氧化二硼

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三氧化二硼(化學式:B 二 O 三)閣稱氧化硼,是硼上主要的氧化物。伊是一个白色蠟狀固體,一般以無定形的狀態存在,足歹形的成晶體,毋過佇咧高強度退火了後嘛會用結晶。伊是已知影上歹結晶的物質之一。

結構

玻璃狀氧化硼(g-B 二 O 三)真有可能是一種由真濟三角形 BO 三單元通過共用氧原子部份有序細做的網路結構,其中以硼氧相間的六箍環 B 三 O 三占優勢。該六箍環中,硼原子為三配位,氧原子為二配位。該玻璃體佇三百二五-四仔五  °C 時軟化,其密度隨受熱情形就有一个變化範圍。加熱的時陣,玻璃體氧化硼結構當中較無頭路增加。超過四仔五  °C 時會產生有極性的-B=O 基。懸於一千  °C 時,氧化硼蒸氣是全部由 B 二 O 三單體組成,其結構做角形的 O=B-O-B=O。

定壓落使液態的氧化硼佇咧兩百-兩百五十  °C 範圍內底結晶,會當形成普通的六方晶系氧化硼(α-B 二 O 三), 其結構(見正圖)全部由三角形的 BO 三單元組成。

佇咧二嬸二千 atm 佮四百  °C 時,α-B 二 O 三轉變做是高溫壓型的單斜晶體 β-B 二 O 三。該轉變過程類似石英佇高壓落到柯石英的轉化。除了這以外,β-B 二 O 三嘛會使對液態氧化硼佇咧四配 atm 佮六百  °C 時結晶得著。

β-B 二 O 三个體積模量足大的(K=一百八十 GPa)。 g-B 二 O 三和 β-B 二 O 三的維氏硬度分別為一孵五 GPa 佮十六 GPa。

製備

雖然硼佇空氣佮氧氣中燃燒攏會使直接產生三氧化二硼,但三氧化二硼主要是通過硼酸脫水製取的。在兩百-四百  °C 著硼酸真空脫水,會當得著非常焦燥的三氧化二硼。若佇大氣內底脫水,就算加熱到一千  °C,也真歹去除最後賰的痕量水。


$ { \ rm { H _ { 三 } BO _ { 三 } \ rightarrow HBO _ { 二 } + H _ { 二 } O \ , } } $


$ { \ rm { 二 HBO _ { 二 } \ rightarrow B _ { 二 } O _ { 三 } + H _ { 二 } O \ , } } $

硼酸是會通過硼砂佮硫酸共熱反應製取。

化學性質

氧化硼是酸性氧化物,熔去的時陣會當溶解濟濟鹼性的金屬氧化物,生做有特徵色水的玻璃狀硼酸鹽佮偏硼酸鹽(玻璃的)。 這是硼砂珠試驗定性鑑別金屬的原理。比如講:


$ { \ rm { CuO + B _ { 二 } O _ { 三 } \ rightarrow Cu ( BO _ { 二 } ) _ { 二 } \ , } } $(藍色)


$ { \ rm { Fe _ { 二 } O _ { 三 } + 三 B _ { 二 } O _ { 三 } \ rightarrow 二 Fe ( BO _ { 二 } ) _ { 三 } \ , } } $(黃色)

氧化硼會當予鹼金屬、a-lú-mih 佮米還原為單質硼:


$ { \ rm { B _ { 二 } O _ { 三 } + 三 Mg \ rightarrow 二 B + 三 MgO \ , } } $

反應了後用鹽酸處理反應混合物,MgO、B 二 O 三和 Mg 溶佇鹽酸,過濾了後得著粗硼。氧化硼佇咧高溫的時陣袂使為碳還原(高溫下會當形成碳化硼)。 高溫下氧化硼佮碳佮氯氣反應,會當得著三氯化硼:


$ { \ rm { B _ { 二 } O _ { 三 } + 三 C + 三 Cl _ { 二 } \ rightarrow 二 BCl _ { 三 } + 三 CO \ , } } $

六百  °C 時,氧化硼和氨反應會使得著氮化硼(BN), 佮氫化鈣反應講會得著六硼化鈣(CaB 六)。

氧化硼是硼酸的酸酸,溶佇水的時陣會放出大量熱生成偏硼酸佮硼酸:


$ { \ rm { B _ { 二 } O _ { 三 } ( s ) + H _ { 二 } O ( g ) \ rightarrow 二 HBO _ { 二 } ( g ) \ , } } $,$ { \ rm { \ Delta H ^ { o }=被一百九十九石碑二 kJ / mol \ , } } $


$ { \ rm { B _ { 二 } O _ { 三 } + 三 H _ { 二 } O \ rightarrow 二 H _ { 三 } BO _ { 三 } \ , } } $

應用

氧化硼會當用作:

  • 製取其他硼化合物(如碳化硼)的原料;
  • 製造硼矽酸鹽玻璃的原料;
  • 有機合成中的酸性催化劑;
  • 碭瓷、瓷仔釉料的助熔劑;
  • 玻璃纖維生產的過程當中的添加劑;
  • 製造化合物半導體(如砷化又閣、磷化鄰化、砷化又閣)時的液封劑等等。

參見

  • 硼酸
  • 一氧化二硼
  • 低氧化硼

參考資料