Оксид бора - NiNa.Az

Окси́д бо́ра (сесквиоксид бора, борный ангидрид) ${\displaystyle {\ce {B2O3}}}$ — бинарное неорганическое химическое соединение бора с кислородом, ангидрид борной кислоты, бесцветное, довольно тугоплавкое, стекловидное или кристаллическое вещество, диэлектрик.

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.); 2.460 г/мл³ (жид.)
Энергия ионизации	13,5 эВ и 13,5 эВ
Термические свойства
Температура
• плавления	480 °C
• кипения	1860 °C
Давление пара	0 Па
Химические свойства
Растворимость
• в воде	2.2 г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS	[1303-86-2]
PubChem	518682
Рег. номер EINECS	215-125-8
SMILES	B(=O)OB=O
InChI	InChI=1S/B2O3/c3-1-5-2-4 JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N
RTECS	ED7900000
ChEBI	30163
ChemSpider	452485
Безопасность
Предельная концентрация	5 мг/м³
ЛД50	3160 мг/кг (мыши, перорально) 1868 мг/кг (мыши, внутрибрюшинно)
Токсичность	низкая
NFPA 704	0 2 0
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Стеклообразный оксид бора имеет слоистую структуру (расстояние между слоями 0,185 нм), в слоях атомы бора расположены внутри равносторонних треугольников ${\displaystyle {\ce {BO3}}}$ (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 ${\displaystyle {\ce {B2O3}}}$, который получают осторожным отщеплением воды от метаборной кислоты ${\displaystyle {\ce {HBO2}}}$, существует в двух модификациях — с гексагональной кристаллической решёткой, при 400 °C и 2200 МПа переходящей в моноклинную.

Свойства

• Борный ангидрид гигроскопичен, он бурно (в мелкодисперсном состоянии) растворяется в воде, образуя вначале различные метаборные кислоты общей формулы ${\displaystyle {\ce {(HBO2)_n}}}$. Дальнейшее оводнение приводит к образованию ортоборной кислоты ${\displaystyle {\ce {H3BO3}}}$.

Расплавленный ${\displaystyle {\ce {B2O3}}}$ хорошо растворяет оксиды многих элементов. С оксидами металлов образует соли бораты.

• ${\displaystyle {\ce {B2O3}}}$ является кислотным ангидридом, проявляя также очень слабые признаки амфотерности:

${\displaystyle {\mathsf {2B_{2}O_{3}+P_{4}O_{10}\rightarrow 4BPO_{4}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {B_{2}O_{3}+3H_{2}O\rightarrow 2H_{3}BO_{3}}}}$

• С соляной кислотой реагирует при нагревании (${\displaystyle {\ce {t>100^{\circ }C}}}$):

  ${\displaystyle {\mathsf {B_{2}O_{3}+6HCl\ {\xrightarrow {t^{\circ }\ }}\ 2BCl_{3}+3H_{2}O}}}$

• 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):

${\displaystyle {\mathsf {B_{2}O_{3}+3C+3Cl_{2}\rightarrow 2BCl_{3}+3CO}}}$

• При нагревании оксида бора с элементарным бором выше 1000^о в парах существуют термически устойчивые линейные молекулы O=B—B=O. При быстром охлаждении паров ниже 300 °C может быть получен белый твёрдый полимер состава ${\displaystyle {\ce {(B2O2)_n}}}$, не имеющий определённой точки плавления и сильно реакционноспособный. Под давлением в 60 тыс. ат. и температуре 1500 °C оксид бора взаимодействует с элементарным бором по реакции:

${\displaystyle {\mathsf {B_{2}O_{3}+4B\rightarrow 3B_{2}O}}}$

Этот имеет графитоподобную слоистую структуру.

Получение

Образуется при нагревании бора в атмосфере кислорода или на воздухе

${\displaystyle {\mathsf {4B+3O_{2}\rightarrow 2B_{2}O_{3},}}}$

А также при обезвоживании борной кислоты:

${\displaystyle {\mathsf {2H_{3}BO_{3}\rightarrow B_{2}O_{3}+3H_{2}O.}}}$

Применение

• Флюсы для стекла и эмали.
• 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

1. 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.
2. http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0060.html
3. David R. Lide, Jr. Basic laboratory and industrial chemicals (англ.): A CRC quick reference handbook — CRC Press, 1993. — ISBN 978-0-8493-4498-5

Литература

• Карапетьянц М. Х. Дракин С. И. Общая и неорганическая химия. М.: Химия 1994
• Реми Г. «Курс неорганической химии» М.: Иностранная литература, 1963