Tuesday, January 1, 2019

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Bortrioxid - Wikipedia


Bortrioxid
Kristallstruktur von B2O3 [1]
Kristallstruktur Bortrioxid.png
Namen
Andere Namen

Boroxid, Diborontrioxid, Borsesquioxid, Boroxid, Boroxid
Borsäureanhydrid

Identifikatoren
ChEBI
ChemSpider
ECHA-InfoCard 100.013.751
EC-Nummer 215-125-8
RTECS-Nummer ED7900000
Eigenschaften
B 2 O 3
Molmasse 69,6182 g / mol
Aussehen weißer, glasartiger Feststoff
Dichte 2,460 g / cm 3 flüssig;

2,55 g / cm 3 trigonal;
3,11–3,146 g / cm 3 monoklinisch

Schmelzpunkt 450 ° C (842 ° F; 723 K) (trigonal)
510 ° C (tetraedrisch)
Siedepunkt 1.860 ° C (3.380 ° F; 2.130 K), [2] sublimiert bei 1500 ° C [3]
1,1 g / 100 ml (10 ° C)
3,3 g / 100 ml (20 ° C)
15,7 100 g / 100 ml (100 ° C)
Löslichkeit teilweise löslich in Methanol
Säure (p K a ) ~ 4
-39,0 · 10 -6 cm 3 / mol
Thermochemie
66,9 J / mol K
80,8 J / mol K
-1254 kJ / mol
-832 kJ / mol
Gefahren
Hauptgefahren Irritant [4]
Sicherheitsdatenblatt Siehe: Datenseite
Repr. Katze. 2
NFPA 704
Flammability code 0: Will not burn. E.g., water Health code 2: Intense or continued but not chronic exposure could cause temporary incapacitation or possible residual injury. E.g., chloroform Reactivity code 0: Normally stable, even under fire exposure conditions, and is not reactive with water. E.g., liquid nitrogen Special hazards (white): no code Vierfarbiger Diamant nach NFPA 704
]
Flammpunkt nicht brennbar
Tödliche Dosis oder Konzentration ( LD LC ):
3163 mg / kg (oral, Maus) [5]
US-Gesundheitsgrenzwerte (NIOSH):
TWA 15 mg / m 3 [4]
TWA 10 mg / m 3 [4]
2000 mg / m 3 [4]
Ergänzende Datenseite
Brechungsindex ( n ),
Dielektrizitätskonstante (ε r ) usw.

Thermodynamische
Daten

Phasenverhalten
Fest-Flüssig-Gas
UV, IR, NMR, MS
Wenn nichts anderes angegeben ist, werden Daten für Materialien in ihrem Standardzustand angegeben (bei 25 ° C [77 °F]100 kPa).
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Infobox-Referenzen

Bortrioxid (oder Diborontrioxid ) ist eines der Oxide von Bor. Es ist ein weißer, glasartiger Feststoff mit der Formel B 2 O 3 . Es wird fast immer als glasartige (amorphe) Form gefunden; es kann jedoch nach ausgiebigem Glühen (d. h. bei längerer Hitze) kristallisiert werden.

Man nimmt an, dass glasartiges Boroxid (gB 2 O 3 ) aus Boroxolringen besteht, bei denen es sich um sechsgliedrige Ringe handelt, die aus alternierendem 3-Koordinaten-Bor und 2-Koordinaten-Sauerstoff bestehen . Wegen der Schwierigkeit, ungeordnete Modelle in der richtigen Dichte mit einer großen Anzahl von Boroxolringen zu bauen, war diese Ansicht anfangs kontrovers, aber solche Modelle wurden kürzlich konstruiert und weisen Eigenschaften auf, die in hervorragender Übereinstimmung mit dem Experiment sind. [6] Es wird nun erkannt, aus experimentellen und theoretischen Studien [7][8][9][10][11] wurde festgestellt, dass der Anteil der zu Boroxolringen gehörenden Boratome in glasartigen B 2 O 3 zwischen 0,73 und 0,83 liegt, mit 0,75 (19659080) ] 3 [1945 4 ), was einem 1: 1-Verhältnis zwischen Ring- und Nicht-Ring-Einheiten entspricht. Die Zahl der Boroxolringe nimmt mit zunehmender Temperatur im flüssigen Zustand ab. [12]

Die kristalline Form (α-B 2 O 3 3 (19459034]) ( siehe Struktur in der Infobox [1]) besteht ausschließlich aus BO 3 -Dreiecken. Dieses trigonale, quarzähnliche Netzwerk durchläuft eine Coesit-artige Umwandlung zu monoklinem β-B 2 O 3 bei mehreren Gigapascalen (9,5 GPa). [13]

Präparation edit ]

Bortrioxid wird durch Behandeln von Borax mit Schwefelsäure in einem Schmelzofen hergestellt. Bei Temperaturen über 750 ° C trennt sich die geschmolzene Boroxidschicht von Natriumsulfat. Es wird dann dekantiert, abgekühlt und in einer Reinheit von 96–97% erhalten. [3]

Eine andere Methode ist das Erhitzen von Borsäure über ~ 300 ° C. Borsäure zersetzt sich zunächst in Dampf (H 2 O (g) ) und Metaborsäure (HBO 2 ) bei etwa 170 ° C und weiterer Erwärmung über 300 ° C wird mehr Dampf und Bortrioxid produziert. Die Reaktionen sind:

H 3 BO 3 → HBO 2 + H 2 O
2 HBO 2 → B 2 O 3 + H 2 O

Borsäure wird wasserfreies mikrokristallines B 2 O 3 in einem beheizten Fließbett. [14] Sorgfältig kontrollierte Aufheizgeschwindigkeit vermeidet ein Verkleben, wenn sich Wasser entwickelt. Geschmolzenes Boroxid greift Silikate an. Intern graphitierte Röhrchen durch thermische Zersetzung von Acetylen werden passiviert [15]

. Die Kristallisation von geschmolzenem α-B 2 O 3 3 ist bei Umgebungsdruck stark kinetisch ungünstig (Vergleichen Sie die Dichte von Flüssigkeit und Kristall). Schwellenbedingungen für die Kristallisation des amorphen Feststoffs sind 10 kbar und ~ 200 ° C. [16] Die vorgeschlagene Kristallstruktur in den enantiomorphen Raumgruppen P3 1 (# 144); P3 2 (# 145) [17][18] (z. B. γ-Glycin) wurde zu den enantiomorphen Raumgruppen P3 1 21 (# 152) überarbeitet; P3 2 21 (# 154) [19] (z. B. α-Quarz).

Boroxid bildet sich auch, wenn Diboran (B 2 H 6 ) mit Luftsauerstoff oder Feuchtigkeitsspuren reagiert:

2B 2 H 6 (g) + 3O 2 (g) → 2B 2 O 3 ] (s) + 6H 2 (g)
B 2 H 6 (g) + 3H 2 O (g ) → B 2 O 3 (s) + 6H 2 (g) [20]

Anwendungen [ edit ] 19659101] Siehe auch [ edit ]

Referenzen [ edit

  1. a 19659106] b Gurr, GE; Montgomery, P. W .; Knutson, C. D .; Gorres, B.T. (1970). "Die Kristallstruktur von trigonalem Diborontrioxid". Acta Crystallographica B . 26 (7): 906–915. doi: 10.1107 / S0567740870003369.
  2. ^ Hochtemperaturkorrosion und Materialchemie: Verfahren des Per Kofstad Memorial Symposiums. Verfahren der Elektrochemischen Gesellschaft . Die elektrochemische Gesellschaft. 2000. p. 496. ISBN 1-56677-261-3.
  3. ^ a b Patnaik, P. (2003). Handbuch der anorganischen chemischen Verbindungen . McGraw-Hill. p. 119. ISBN 0-07-049439-8 . 2009-06-06 .
  4. ^ a b [19589106] c d "NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards # 0060". Nationales Institut für Arbeitssicherheit und Gesundheit (NIOSH).
  5. ^ "Boron". Sofort lebensgefährliche und gesundheitsgefährdende Konzentrationen (IDLH) . Nationales Institut für Arbeitssicherheit und Gesundheit (NIOSH).
  6. ^ Ferlat, G .; Charpentier, T .; Seitsonen, A. P .; Takada, A .; Lazzeri, M .; Cormier, L .; Calas, G .; Mauri F. (2008). "Boroxolringe in flüssigen und glasartigen B 2 O 3 aus First Principles". Phys. Rev. Lett . 101 : 065504. Bibcode: 2008PhRvL.101f5504F. doi: 10.1103 / PhysRevLett.101.065504. ; Ferlat, G .; Seitsonen, A. P .; Lazzeri, M .; Mauri, F. (2012). "Versteckte Polymorphe treiben die Verglasung in B 2 O 3 ". Nature Materials Letters . arXiv: 1209.3482 . Bibcode: 2012NatMa..11..925F. doi: 10.1038 / NMAT3416.
  7. ^ Hung, I .; et al. (2009). "Bestimmung der Bindungswinkelverteilung in Glaskörper B 2 O 3 durch Rotations (DOR) -NMR-Spektroskopie". Journal of Solid State Chemistry . 182 : 2402–2408. Bibcode: 2009JSSCh.182.2402H. doi: 10.1016 / j.jssc.2009.06.025.
  8. ^ Soper, A. K. (2011). "Boroxolringe aus den Beugungsdaten von Glaskörpertrioxid". J. Phys .: Condens. Materie . 23 : 365402. Bibcode: 2011JPCM ... 23.5402S. doi: 10.1088 / 0953-8984 / 23/36/365402.
  9. ^ Joo, C .; et al. (2000). "Die Ringstruktur von Bortrioxidglas". Journal of Crystalline Solids . 261 : 282–286. Bibcode: 2000JNCS..261..282J. doi: 10.1016 / s0022-3093 (99) 00609-2
  10. ^ Zwanziger, J.W. (2005). "Die NMR-Reaktion von Boroxolringen: eine Dichtefunktionaltheorie-Studie". Festkörper-Kernresonanz . 27 : 5–9. doi: 10.1016 / j.ssnmr.2004.08.004.
  11. ^ Micoulaut, M. (1997). "Die Struktur des Glaskörpers B 2 O 3 wurde aus einem thermostatistischen Modell der Agglomeration erhalten". Journal of Molecular Liquids . 71 : 107–114. Doi: 10.1016 / s0167-7322 (97) 00003-2.
  12. ^ Alderman, Olg Ferlat, G. Baroni, A. Salanne, M. Micoulaut, M. Benmore, CJ Lin, A. Tamalonis, A Weber, JKR (2015). "Flüssiges B2O3 bis 1700 K: Röntgenbeugung und Auflösung des Boroxolrings". Journal of Physics: Kondensierte Materie . 27 (45): 455104. CS1 maint: Mehrere Namen: Autorenliste (Link)
  13. ^ Brazhkin, V. V .; Katayama, Y .; Inamura, Y .; Kondrin, M. V .; Lyapin, A. G .; Popova, S. V .; Voloshin, R. N. (2003). "Strukturelle Umwandlungen in flüssigem, kristallinem und glasartigem B 2 O 3 unter hohem Druck". JETP Letters . 78 (6): 393–397. Bibcode: 2003JETPL..78..393B. doi: 10.1134 / 1.1630134.
  14. ^ Kocakuşak, S .; Akçay, K .; Ayok, T .; Koöroğlu, H. J .; Koral, M .; Savaşçi, Ö. T .; Tolun, R. (1996). "Herstellung von wasserfreiem, kristallinem Boroxid in einem Fließbettreaktor". Chemical Engineering and Processing . 35 (4): 311–317. doi: 10.1016 / 0255-2701 (95) 04142-7.
  15. ^ C. R. Morelock (1961). "Research Laboratory Report # 61-RL-2672M". General Electric
  16. ^ Aziz, M. J .; Nygren, E .; Hays, J. F .; Turnbull, D. (1985). "Kristallwachstumskinetik von Boroxid unter Druck". Journal of Applied Physics . 57 (6): 2233. Bibcode: 1985JAP .... 57.2233A. doi: 10.1063 / 1.334368.
  17. ^ Gurr, G. E .; Montgomery, P. W .; Knutson, C. D .; Gorres, B.T. (1970). "Die Kristallstruktur von trigonalem Diborontrioxid". Acta Crystallographica B . 26 (7): 906–915. doi: 10.1107 / S0567740870003369.
  18. ^ Strong, S. L .; Wells, A. F .; R. Kaplow (1971). "Über die Kristallstruktur von B 2 O 3 ". Acta Crystallographica B . 27 (8): 1662–1663. doi: 10.1107 / S0567740871004515.
  19. ^ Effenberger, H .; Lengauer, C. L .; Parthé, E. (2001). "Trigonal B 2 O 3 mit höherer Raumgruppensymmetrie: Ergebnisse einer Neubewertung". Monatshefte für Chemie . 132 (12): 1515–1517. doi: 10.1007 / s007060170008.
  20. ^ AirProducts (2011). "Diborane Storage & Delivery" (PDF) .

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