Оксид бора
| Оксид бора | |
|---|---|
-  | |
 | |
| Общие | |
| Систематическое наименование |
Оксид бора(III) |
| Традиционные названия | оксид бора, сесквиоксид бора; окись бора, борный ангидрид |
| Хим. формула | B2O3 |
| Рац. формула | B2O3 |
| Физические свойства | |
| Состояние | бесцв. стекловидная масса |
| Молярная масса | 69.6182 г/моль |
| Плотность |
1.85 (стекл.); |
| Термические свойства | |
| Температура | |
| • плавления | 480 °C |
| • кипения | 1860[1] °C |
| Химические свойства | |
| Растворимость | |
| • в воде | 2.2 г/100 мл |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | [1303-86-2] |
| Безопасность | |
| Предельная концентрация | 5 мг/м3 |
| ЛД50 |
3160 мг/кг (мыши, перорально) 1868 мг/кг (мыши, внутрибрюшинно) |
| Токсичность |
низкая |
| NFPA 704 | |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
Окси́д бо́ра (сесквиоксид бора, борный ангидрид) [math]\ce{ B2O3 }[/math] — бинарное неорганическое химическое соединение бора с кислородом, ангидрид борной кислоты, бесцветное, довольно тугоплавкое, стекловидное или кристаллическое вещество, диэлектрик.
Стеклообразный оксид бора имеет слоистую структуру (расстояние между слоями 0,185 нм), в слоях атомы бора расположены внутри равносторонних треугольников [math]\ce{ BO3 }[/math] (d В—О=0,145 нм). Эта модификация плавится в интервале температур 325—450 °C и обладает высокой твёрдостью. Она получается при нагревании бора на воздухе 700 °C или обезвоживанием ортоборной кислоты. Кристаллический [math]\ce{ B2O3 }[/math], который получают осторожным отщеплением воды от метаборной кислоты [math]\ce{ HBO2 }[/math], существует в двух модификациях — с гексагональной кристаллической решёткой, при 400 °C и 2200 МПа переходящей в моноклинную.
Свойства
- Борный ангидрид гигроскопичен, он бурно растворяется в воде, образуя вначале различные метаборные кислоты общей формулы [math]\ce{ (HBO2)_n }[/math]. Дальнейшее оводнение приводит к образованию ортоборной кислоты [math]\ce{ H3BO3 }[/math].
- Расплавленный [math]\ce{ B2O3 }[/math] хорошо растворяет оксиды многих элементов. С оксидами металлов образует соли бораты.
- [math]\ce{ B2O3 }[/math] является кислотным ангидридом, проявляя также очень слабые признаки амфотерности:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{2B_2O_3 + P_4O_{10} \rightarrow 4BPO_4} }[/math]
- [math]\displaystyle{ \mathsf{B_2O_3 + 3H_2O \rightarrow 2H_3BO_3} }[/math]
- С соляной кислотой реагирует при нагревании ([math]\ce{ t>100^\circ C }[/math]):
- [math]\displaystyle{ \mathsf{B_2O_3 + 6HCl \ \xrightarrow{t^\circ\ }\ 2BCl_3 + 3H_2O } }[/math]
- Сам оксид бора не восстанавливается углеродом даже при температуре белого каления, однако разлагается, если одновременно ввести в реакцию вещества, способные заместить кислород (хлор или азот):
- [math]\displaystyle{ \mathsf{B_2O_3 + 3C + 3Cl_2 \rightarrow 2BCl_3 + 3CO} }[/math]
- При нагревании оксида бора с элементарным бором выше 1000о в парах существуют термически устойчивые линейные молекулы O=B—B=O. При быстром охлаждении паров ниже 300о может быть получен белый твёрдый полимер состава [math]\ce{ (B2O2)_n }[/math], не имеющий определённой точки плавления и сильно реакционноспособный. Под давлением в 60 тыс. ат. и температуре 1500о оксид бора взаимодействует с элементарным бором по реакции:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{B_2O_3 + 4B \rightarrow 3B_2O} }[/math]
- Этот низший оксид бора имеет графитоподобную слоистую структуру.
Получение
Образуется при нагревании бора в атмосфере кислорода или на воздухе
- [math]\displaystyle{ \mathsf{4B + 3O_2 \rightarrow 2B_2O_3 , } }[/math]
А также при обезвоживании борной кислоты:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{2H_3BO_3 \rightarrow B_2O_3 + 3 H_2O . } }[/math]
Применение
- Исходный материал для синтеза других соединений бора, таких как карбид бора.
- Добавка, используемая в стекловолокне (оптических волокнах).
- Используется в производстве боросиликатного стекла.
- Используется в качестве кислотного катализатора в органическом синтезе.
Биологическая роль
Токсикология
Оксид бора B2O3 (сесквиоксид бора; ангидрид борной кислоты) по степени воздействия на организм человека относится к веществам 3-го класса опасности ("умеренно-опасное" химическое вещество).
Высокотоксичен для насекомых.
Предельно допустимая концентрация оксида бора в воздухе рабочей зоны составляет 5 мг/м3.
Реактив пожаро- и взрывобезопасен.
Вдыхание пыли оксида бора, судя по всему, может вызвать раздражение слизистых оболочек.
В больших концентрациях оксид бора может обладать гонадотропным или гепатотоксическим действием.
Примечания
- ↑ High temperature corrosion and materials chemistry: proceedings of the Per Kofstad Memorial Symposium. Proceedings of the Electrochemical Society (англ.). — The Electrochemical Society, 2000. — P. 496. — ISBN 1-56677-261-3.
Литература
- Карапетьянц М. Х. Дракин С. И. Общая и неорганическая химия. М.: Химия 1994
- Реми Г. «Курс неорганической химии» М.: Иностранная литература, 1963
