Бор триоксид

Бор триоксид или дибор триоксид — оксид на бор со формулата. Тоа е безбојна проѕирна цврста супстанција, речиси секогаш стаклена (аморфна), која може да се кристализира само со голема тешкотија. Се нарекува и борен оксид или борија. Има многу важни индустриски примени, главно во керамиката како флукс за глазури и емајли и во производството на очила.
1 Структура
Бор триоксидот има три познати форми, една аморфна и две кристални.
1.1 Аморфна форма
Аморфната форма (g- ) е убедливо најчеста. Се смета дека е составена од бороксолни прстени кои се шестчлени прстени составени од наизменичен 3-координатен бор и 2-координатен кислород.
Поради тешкотијата да се изградат нарушени модели со правилна густина со многу прстени на бороксол, ова гледиште првично било контроверзно, но таквите модели неодамна биле конструирани и покажуваат својства во одлична согласност со експериментот. Сега е препознаено, од експериментални и теоретски студии, дека фракцијата на атоми на бор кои припаѓаат на бороксол прстени во стаклен е некаде помеѓу 0,73 и 0,83, со 0,75 = 3/4 што одговара на сооднос 1:1 помеѓу прстенести и непрстенестови единици. Бројот на бороксолни прстени се распаѓа во течна состојба со зголемување на температурата.
1.2 Кристална α форма
Кристалната форма (α- ) е исклучиво составена од BO<sub>3</sub> триаголници. Првично се верувало дека нејзината кристална структура се енантиоморфните просторни групи P3 <sub>1</sub> (#144) и P3 <sub>2</sub> (#145), како γ-глицин; но подоцна било ревидирано на енантиоморфните просторни групи P3 <sub>1</sub> 21 (#152) и P3 <sub>2</sub> 21 (#154) во тригоналниот кристален систем, како α- кварц
Кристализација на α- од стопената состојба при амбиентален притисок е силно кинетички неповолно (споредете ги густините на течноста и кристалите). Може да се добие со продолжено жарење на аморфната цврста супстанција ~200 °C под притисок од најмалку 10 kbar.
1.3 Кристална β форма
Тригоналната мрежа претрпува трансформација слична на коизит во моноклинична β- на неколку гигапаскали притисок (9,5 GPa).
2 Подготовка
Бор триоксид се произведува со третирање на боракс со сулфурна киселина во соединувачка печка. На температури над 750 °C, слојот од стопениот бор оксид се одвојува од натриум сулфат. Потоа се преточува, се лади и се добива со 96-97% чистота.
Друг метод е загревање на борна киселина над ~ 300 °C. Борната киселина првично ќе се распадне на пареа, (H<sub>2</sub>O<sub>(g)</sub>) и метаборна киселина (HBO<sub>2</sub>) на околу 170 °C, а дополнителното загревање над 300 °C ќе произведе повеќе пареа и дибор триоксид. Реакциите се:
: H<sub>3</sub>BO<sub>3</sub> → HBO<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O
: 2HBO<sub>2</sub> → + H<sub>2</sub>O
Борна киселина оди до безводен микрокристален во загреан флуидизиран кревет. Внимателно контролираната стапка на загревање го избегнува џвакањето како што се развива водата.
Бор оксид ќе се формира и кога диборанот (B<sub>2</sub>H<sub>6</sub> ) реагира со кислородот во воздухот или со минимални количества на влага:
: 2B<sub>2</sub>H<sub>6</sub>(g) + 3O<sub>2</sub>(g) → 2(s) + 6H<sub>2</sub>(g)
: B<sub>2</sub>H<sub>6</sub>(g) + 3H<sub>2</sub>O(g) →(s) + 6H<sub>2</sub>(g)
3 Реакции
Растопениот бор оксид напаѓа силикати. Контејнерите може да се пасивираат внатрешно со графитизиран јаглероден слој добиен со топлинско разложување на ацетилен.
4 Апликации
* Главна компонента на боросиликатно стакло
* Средство за флуксирање за стакло и емајли
* Почетен материјал за синтеза на други борни соединенија како што е бор карбид
* Адитив кој се користи во стаклени влакна (оптички влакна)
* Инертен покривен слој во процесот на течна капсулација Czochralski за производство на галиум арсенид еднокристал
* Како киселински катализатор во органската синтеза