- Struttura dell'ossido di boro
- Unità BO
- Struttura di cristallo
- Struttura vitrea
- Proprietà
- Aspetto fisico
- Massa molecolare
- Gusto
- Densità
- Punto di fusione
- Punto di ebollizione
- Stabilità
- Nomenclatura
- applicazioni
- Sintesi di trialogenuri di boro
- Insetticida
- Solvente per ossidi metallici: formazione di vetri, ceramiche e leghe di boro
- Raccoglitore
- Riferimenti
L' ossido di boro o anidride borica è un composto inorganico la cui formula chimica è B 2 O 3 . Poiché il boro e l'ossigeno sono elementi del blocco p della tavola periodica, e anche più capi dei rispettivi gruppi, la differenza di elettronegatività tra loro non è molto elevata; pertanto, si prevede che B 2 O 3 sia di natura covalente.
B 2 O 3 si prepara sciogliendo il borace in acido solforico concentrato in un forno fusorio e ad una temperatura di 750 ° C; acido borico disidratante termicamente, B (OH) 3 , ad una temperatura di circa 300 ° C; oppure può anche essere formato come prodotto della reazione del diborano (B 2 H 6 ) con l'ossigeno.
Polvere di ossido di boro. Fonte: Materialscientist su Wikipedia in inglese
L'ossido di boro può avere un aspetto vetroso semitrasparente o cristallino; quest'ultimo per macinazione può essere ottenuto in polvere (immagine in alto).
Anche se a prima vista può non sembrare così, B 2 O 3 è considerato uno degli ossidi inorganici più complessi; non solo dal punto di vista strutturale, ma anche per le proprietà variabili acquisite da vetri e ceramiche a cui questo si aggiunge alla loro matrice.
Struttura dell'ossido di boro
Unità BO
B 2 O 3 è un solido covalente, quindi in teoria non ci sono ioni B 3+ o O 2 nella sua struttura , ma legami BO. Il boro, secondo la teoria del legame di valenza (TEV), può formare solo tre legami covalenti; in questo caso, tre collegamenti BO. Di conseguenza, la geometria attesa deve essere trigonale, BO 3 .
La molecola BO 3 è carente di elettroni, specialmente atomi di ossigeno; Tuttavia, molti di loro possono interagire tra loro per sopperire a tale carenza. Pertanto, i triangoli BO 3 sono uniti condividendo un ponte di ossigeno e sono distribuiti nello spazio come reti di file triangolari con i loro piani orientati in modi diversi.
Struttura di cristallo
Struttura cristallina dell'ossido di boro. Fonte: Orci
Un esempio di tali righe con unità triangolari BO 3 è mostrato nell'immagine sopra . Se guardi da vicino, non tutte le facce dei piani puntano verso il lettore, ma il contrario. L'orientamento di queste facce può essere responsabile del modo in cui B 2 O 3 è definito a una certa temperatura e pressione.
Quando queste reti hanno un modello strutturale a lungo raggio, è un solido cristallino, che può essere costruito dalla sua cella unitaria. Qui è dove si dice che B 2 O 3 ha due polimorfi cristallini: α e β.
Α-B 2 O 3 è prodotto a pressione ambiente (1 atm), e si dice che sia cineticamente instabile; in effetti, questo è uno dei motivi per cui l'ossido di boro è probabilmente un composto difficile da cristallizzare.
L'altro polimorfo, β-B 2 O 3 , è ottenuto ad alte pressioni nel range GPa; pertanto, la sua densità deve essere maggiore di quella di α-B 2 O 3 .
Struttura vitrea
Anello boroxol. Fonte: CCoil
Le reti BO 3 tendono naturalmente ad adottare strutture amorfe; Questi sono, mancano di uno schema che descriva le molecole o gli ioni nel solido. Quando B 2 O 3 viene sintetizzato, la sua forma predominante è amorfa e non cristallina; in parole corrette: è un solido più vetroso che cristallino.
Si dice quindi che B 2 O 3 è vitreo o amorfo quando le sue reti BO 3 sono disordinate. Non solo questo, ma cambiano anche il modo in cui si uniscono. Invece di essere disposti in una geometria trigonale, finiscono per collegarsi insieme per creare quello che i ricercatori chiamano un anello boroxol (immagine in alto).
Notare l'ovvia differenza tra unità triangolari ed esagonali. Quelle triangolari caratterizzano la B 2 O 3 cristallina, e quelle esagonali la B 2 O 3 vetrosa. Un altro modo per riferirsi a questa fase amorfa è il vetro al boro, o con una formula: gB 2 O 3 (la 'g' deriva dalla parola glassy, in inglese).
Pertanto, le reti gB 2 O 3 sono composte da anelli boroxol e non da unità BO 3 . Tuttavia, gB 2 O 3 può cristallizzare in α-B 2 O 3 , il che implicherebbe un'interconversione degli anelli in triangoli e definirebbe anche il grado di cristallizzazione raggiunto.
Proprietà
Aspetto fisico
È un solido incolore e vetroso. Nella sua forma cristallina è bianco.
Massa molecolare
69,6182 g / mol.
Gusto
Leggermente amaro
Densità
-Cristallino: 2,46 g / mL.
-Vitreous: 1,80 g / ml.
Punto di fusione
Non ha un punto di fusione completamente definito, perché dipende da quanto è cristallino o vetroso. La forma puramente cristallina fonde a 450 ° C; tuttavia, la forma vetrosa fonde in un intervallo di temperatura da 300 a 700 ° C.
Punto di ebollizione
Anche in questo caso, i valori riportati non corrispondono a questo valore. Apparentemente l'ossido di boro liquido (sciolto dai suoi cristalli o dal suo vetro) bolle a 1860ºC.
Stabilità
Deve essere mantenuto asciutto, poiché assorbe l'umidità per trasformarsi in acido borico, B (OH) 3 .
Nomenclatura
L'ossido di boro può essere denominato in altri modi, ad esempio:
-Diboron triossido (nomenclatura sistematica).
-Ossido di boro (III) (nomenclatura stock).
-Ossido borico (nomenclatura tradizionale).
applicazioni
Alcuni degli usi dell'ossido di boro sono:
Sintesi di trialogenuri di boro
I trihalogenides di boro, BX 3 (X = F, Cl e Br) possono essere sintetizzati da B 2 O 3 . Questi composti sono acidi di Lewis, e con essi è possibile introdurre atomi di boro in determinate molecole per ottenere altri derivati con nuove proprietà.
Insetticida
Una miscela solida con acido borico, B 2 O 3 -B (OH) 3 , rappresenta una formula che viene utilizzata come insetticida domestico.
Solvente per ossidi metallici: formazione di vetri, ceramiche e leghe di boro
L'ossido di boro liquido è in grado di sciogliere gli ossidi di metallo. Da questa miscela risultante, una volta raffreddata, si ottengono solidi composti da boro e metalli.
A seconda della quantità di B 2 O 3 utilizzata, della tecnica e del tipo di ossido di metallo, è possibile ottenere una ricca varietà di vetri (borosilicati), ceramiche (nitruri di boro e carburi) e leghe (se utilizzate). solo metalli).
In generale, il vetro o la ceramica acquisiscono maggiore resistenza e robustezza e anche maggiore durata. Nel caso degli occhiali, finiscono per essere utilizzati per lenti ottiche e telescopiche e per dispositivi elettronici.
Raccoglitore
Nella costruzione di forni fusori di acciaio vengono utilizzati mattoni refrattari a base di magnesio. L'ossido di boro viene utilizzato come legante, aiutando a tenerli saldamente insieme.
Riferimenti
- Shiver & Atkins. (2008). Chimica inorganica. (Quarta edizione). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2019). Triossido di boro. Estratto da: en.wikipedia.org
- PubChem. (2019). Ossido borico. Estratto da: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Rio Tinto. (2019). Ossido di borix. 20 Mule Team borace. Estratto da: borax.com
- A. Mukhanov, OO Kurakevich e VL Solozhenko. (Sf). Sulla durezza dell'ossido di boro (III). LPMTMCNRS, Université Paris Nord, Villetaneuse, Francia.
- Hansen T. (2015). B 2 O 3 (ossido borico). Estratto da: digitalfire.com