โบรอนออกไซด์ (B2O3): โครงสร้างคุณสมบัติและการใช้งาน - เคมี - 2026

ออกไซด์โบรอนหรือสารประกอบบอริกเป็นสารอนินทรีที่มีสูตรทางเคมีคือ B ₂ O 3เนื่องจากโบรอนและออกซิเจนเป็นองค์ประกอบของ p block ของตารางธาตุและยิ่งไปกว่านั้นหัวของกลุ่มที่เกี่ยวข้องความแตกต่างของอิเล็กโทรเนกาติวิตีระหว่างพวกมันจึงไม่สูงมาก ดังนั้น B ₂ O ₃จึงคาดว่าจะเป็นโควาเลนต์ในธรรมชาติ

B ₂ O ₃เตรียมโดยการละลายบอแรกซ์ในกรดซัลฟิวริกเข้มข้นในเตาหลอมและที่อุณหภูมิ 750 ° C; การคายความร้อนกรดบอริก B (OH) ₃ที่อุณหภูมิประมาณ 300 ° C; หรืออาจเกิดเป็นผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาของ diborane (B ₂ H ₆ ) กับออกซิเจน

ผงโบรอนออกไซด์ ที่มา: Materialscientist ที่ English Wikipedia

โบรอนออกไซด์สามารถมีลักษณะคล้ายแก้วกึ่งโปร่งใสหรือเป็นผลึก หลังบดสามารถหาได้ในรูปแบบผง (ภาพบนสุด)

แม้ว่าจะดูไม่เป็นเช่นนั้นในตอนแรก B ₂ O ₃ถือเป็นหนึ่งในอนินทรีย์ออกไซด์ที่ซับซ้อนที่สุด ไม่เพียง แต่จากมุมมองเชิงโครงสร้างเท่านั้น แต่ยังเกิดจากคุณสมบัติตัวแปรที่ได้มาจากแว่นตาและเซรามิกซึ่งเพิ่มเข้าไปในเมทริกซ์

โครงสร้างโบรอนออกไซด์

หน่วย BO

B ₂ O ₃เป็นของแข็งโควาเลนต์ดังนั้นในทางทฤษฎีจึงไม่มีไอออน B ³⁺หรือ O ²ในโครงสร้างแต่เป็นพันธะ BO โบรอนตามทฤษฎีพันธะวาเลนซ์ (TEV) สามารถสร้างพันธะโควาเลนต์ได้เพียงสามพันธะ ในกรณีนี้ลิงก์ BO สามรายการ เป็นผลมาจากนี้รูปทรงเรขาคณิตที่คาดว่าจะต้องเป็นสามเส้า, BO 3

โมเลกุลของบีโอ₃ขาดอิเล็กตรอนโดยเฉพาะอะตอมของออกซิเจน อย่างไรก็ตามหลายคนสามารถโต้ตอบกันเพื่อจัดหาข้อบกพร่องดังกล่าว ดังนั้นสามเหลี่ยม BO ₃จึงถูกรวมเข้าด้วยกันโดยใช้สะพานออกซิเจนร่วมกันและกระจายไปในอวกาศเป็นเครือข่ายของแถวสามเหลี่ยมกับระนาบของมันในรูปแบบต่างๆ

โครงสร้างคริสตัล

โครงสร้างผลึกโบรอนออกไซด์ ที่มา: Orci

ตัวอย่างของแถวดังกล่าวกับ BO ₃หน่วยสามเหลี่ยมที่ปรากฏอยู่ในภาพด้านบน หากคุณมองอย่างใกล้ชิดไม่ใช่ว่าใบหน้าทั้งหมดของแผนจะชี้ไปที่ผู้อ่าน แต่เป็นอีกทางหนึ่ง การวางแนวของใบหน้าเหล่านี้อาจรับผิดชอบต่อการกำหนด B ₂ O ₃ที่อุณหภูมิและความดันที่กำหนด

เมื่อเครือข่ายเหล่านี้มีรูปแบบโครงสร้างระยะยาวมันจะเป็นของแข็งที่มีลักษณะเป็นผลึกซึ่งสามารถสร้างได้จากเซลล์หน่วย นี่คือที่ที่กล่าวกันว่า B ₂ O ₃มีสองรูปแบบผลึก: αและβ

Α-B ₂ O ₃ผลิตขึ้นที่ความดันโดยรอบ (1 atm) และมีการกล่าวว่าไม่เสถียรทางจลศาสตร์ อันที่จริงนี่เป็นสาเหตุหนึ่งที่โบรอนออกไซด์น่าจะเป็นสารประกอบที่ตกผลึกได้ยาก

โพลีมอร์ฟอื่น ๆ β-B ₂ O ₃ได้รับที่ความกดดันสูงในช่วง GPa ดังนั้นความหนาแน่นของมันต้องมากกว่าที่α-B ₂ O 3

โครงสร้างน้ำเลี้ยง

แหวน Boroxol ที่มา: CCoil

โดยธรรมชาติแล้วเครือข่าย BO ₃มักจะใช้โครงสร้างอสัณฐาน สิ่งเหล่านี้ขาดรูปแบบที่อธิบายโมเลกุลหรือไอออนในของแข็ง เมื่อสังเคราะห์ B ₂ O ₃รูปแบบที่เด่นของมันคืออสัณฐานและไม่เป็นผลึก ในคำที่ถูกต้อง: มันเป็นของแข็งมากกว่าแก้วมากกว่าผลึก

B ₂ O ₃ถูกกล่าวว่าเป็นน้ำเลี้ยงหรือไม่มีรูปร่างเมื่อเครือข่าย BO _{3 ไม่}เป็นระเบียบ ไม่เพียงแค่นี้ แต่พวกเขายังเปลี่ยนวิธีมารวมกันอีกด้วย แทนที่จะจัดเรียงในรูปทรงเรขาคณิตตรีโกณมิติพวกเขาจะเชื่อมโยงเข้าด้วยกันเพื่อสร้างสิ่งที่นักวิจัยเรียกว่าวงแหวน boroxol (ภาพบนสุด)

สังเกตความแตกต่างที่ชัดเจนระหว่างหน่วยสามเหลี่ยมและหกเหลี่ยม รูปสามเหลี่ยมแสดงลักษณะของผลึกB ₂ O ₃และรูปหกเหลี่ยมคือน้ำเลี้ยงB ₂ O ₃อีกวิธีหนึ่งในการอ้างถึงเฟสอสัณฐานนี้คือแก้วโบรอนหรือตามสูตร: gB ₂ O ₃ ('g' มาจากคำว่า glassy ในภาษาอังกฤษ)

ดังนั้น, GB ₂ O ₃เครือข่ายจะประกอบด้วยแหวน boroxol และไม่ BO ₃หน่วย อย่างไรก็ตาม gB ₂ O ₃สามารถตกผลึกเป็นα-B ₂ O ₃ซึ่งจะบ่งบอกถึงการแปลงแหวนเป็นรูปสามเหลี่ยมและจะกำหนดระดับของการตกผลึกที่ทำได้ด้วย

คุณสมบัติ

ลักษณะทางกายภาพ

เป็นของแข็งไม่มีสีเหมือนแก้ว ในรูปผลึกเป็นสีขาว

มวลโมเลกุล

69.6182 ก. / โมล.

ลิ้มรส

ขมเล็กน้อย

ความหนาแน่น

- ผลึก: 2.46 กรัม / มล.

- วิตามิน: 1.80g / mL.

จุดหลอมเหลว

ไม่มีจุดหลอมเหลวที่กำหนดไว้อย่างสมบูรณ์เพราะขึ้นอยู่กับว่ามันเป็นผลึกหรือคล้ายแก้ว รูปแบบผลึกล้วนละลายที่ 450 ° C; อย่างไรก็ตามรูปแบบคล้ายแก้วจะละลายในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 300 ถึง700ºC

จุดเดือด

อีกครั้งค่าที่รายงานไม่ตรงกับค่านี้ เห็นได้ชัดว่าโบรอนออกไซด์เหลว (ละลายจากผลึกหรือจากแก้ว) เดือดที่อุณหภูมิ1860ºC

เสถียรภาพ

ต้องเก็บไว้ให้แห้งเนื่องจากดูดซับความชื้นเพื่อเปลี่ยนเป็นกรดบอริก B (OH) ₃ .

ศัพท์เฉพาะ

โบรอนออกไซด์สามารถตั้งชื่อได้ด้วยวิธีอื่นเช่น:

- ไดโบรอนไตรออกไซด์ (ระบบการตั้งชื่อ)

-Boron (III) ออกไซด์ (ระบบการตั้งชื่อหุ้น)

- บอริกออกไซด์ (ศัพท์ดั้งเดิม)

การประยุกต์ใช้งาน

การใช้โบรอนออกไซด์บางส่วน ได้แก่ :

การสังเคราะห์โบรอนไตรฮาไลด์

โบรอนไตรฮาโลเจน, BX ₃ (X = F, Cl และ Br) สามารถสังเคราะห์ได้จาก B ₂ O ₃ สารประกอบเหล่านี้คือกรดลิวอิสและด้วยเหตุนี้จึงเป็นไปได้ที่จะแนะนำอะตอมโบรอนให้กับโมเลกุลบางชนิดเพื่อให้ได้อนุพันธ์อื่นที่มีคุณสมบัติใหม่

ยาฆ่าแมลง

ส่วนผสมที่เป็นของแข็งกับกรดบอริก B ₂ O ₃ -B (OH) ₃หมายถึงสูตรที่ใช้เป็นยาฆ่าแมลงในครัวเรือน

ตัวทำละลายสำหรับโลหะออกไซด์: การก่อตัวของแก้วเซรามิกและโลหะผสมโบรอน

โบรอนออกไซด์เหลวสามารถละลายออกไซด์ของโลหะได้ จากส่วนผสมที่เกิดขึ้นนี้เมื่อทำให้เย็นลงจะได้ของแข็งที่ประกอบด้วยโบรอนและโลหะ

ขึ้นอยู่กับปริมาณของ B ₂ O _{3 ที่}ใช้เช่นเดียวกับเทคนิคและชนิดของโลหะออกไซด์สามารถรับแก้วที่หลากหลาย (โบโรซิลิเกต) เซรามิกส์ (โบรอนไนไตรด์และคาร์ไบด์) และโลหะผสม (ถ้าใช้) ได้ โลหะเท่านั้น)

โดยทั่วไปแก้วหรือเซรามิกจะมีความต้านทานและความแข็งแรงมากกว่าและยังมีความทนทานมากขึ้นด้วย ในกรณีของแว่นตาพวกเขาใช้สำหรับเลนส์ออปติคอลและกล้องโทรทรรศน์และสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

สารยึดเกาะ

ในการก่อสร้างเตาหลอมเหล็กจะใช้อิฐทนไฟที่ทำจากแมกนีเซียม โบรอนออกไซด์ใช้เป็นสารยึดเกาะช่วยยึดให้แน่นเข้าด้วยกัน

อ้างอิง

1. ตัวสั่นและแอตกินส์ (2008) เคมีอนินทรีย์. (พิมพ์ครั้งที่สี่). Mc Graw Hill
2. วิกิพีเดีย (2019) โบรอนไตรออกไซด์ สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
3. PubChem (2019) บอริกออกไซด์ สืบค้นจาก: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Rio Tinto (2019) บอริกซ์ออกไซด์ 20 Mule Team Borax สืบค้นจาก: borax.com
5. A.Mukhanov, OO Kurakevich และ VL Solozhenko (เอสเอฟ) เกี่ยวกับความแข็งของโบรอน (III) ออกไซด์ LPMTMCNRS, Université Paris Nord, Villetaneuse, ฝรั่งเศส
6. แฮนเซน T. (2015). B ₂ O ₃ (บอริกออกไซด์) ดึงมาจาก: digitalfire.com