El trióxido de boro (o trióxido de diboro ) es uno de los óxidos de boro . Es un sólido vítreo blanco con la fórmula B 2 O 3 . Casi siempre se encuentra en forma vítrea (amorfa); sin embargo, puede cristalizarse después de un recocido extenso (es decir, bajo calor prolongado).
Nombres | |
---|---|
Otros nombres óxido de boro, trióxido de diboro, sesquióxido de boro, óxido bórico, anhídrido de ácido bórico boria | |
Identificadores | |
| |
Modelo 3D ( JSmol ) | |
CHEBI | |
ChemSpider | |
Tarjeta de información ECHA | 100.013.751 |
Número CE |
|
11108 | |
PubChem CID | |
Número RTECS |
|
UNII | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
| |
| |
Propiedades | |
B 2 O 3 | |
Masa molar | 69,6182 g / mol |
Apariencia | sólido blanco, vidrioso |
Densidad | 2,460 g / cm 3 , líquido; 2,55 g / cm 3 , trigonal; |
Punto de fusion | 450 ° C (842 ° F; 723 K) (trigonal) 510 ° C (tetraédrico) |
Punto de ebullición | 1.860 ° C (3.380 ° F; 2.130 K), [2] sublima a 1500 ° C [3] |
1,1 g / 100 ml (10 ° C) 3,3 g / 100 ml (20 ° C) 15,7 g / 100 ml (100 ° C) | |
Solubilidad | parcialmente soluble en metanol |
Acidez (p K a ) | ~ 4 |
-39,0 · 10 −6 cm 3 / mol | |
Termoquímica | |
Capacidad calorífica ( C ) | 66,9 J / mol K |
Entropía molar estándar ( S | 80,8 J / mol K |
-1254 kJ / mol | |
Energía libre de Gibbs (Δ f G ˚) | -832 kJ / mol |
Peligros | |
Principales peligros | Irritante [4] |
Ficha de datos de seguridad | Ver: página de datos |
Pictogramas GHS | |
Palabra de señal GHS | Peligro |
H360FD | |
P201 , P202 , P281 , P308 + 313 , P405 , P501 | |
NFPA 704 (diamante de fuego) | |
punto de inflamabilidad | incombustible |
Dosis o concentración letal (LD, LC): | |
LD 50 ( dosis media ) | 3163 mg / kg (oral, ratón) [5] |
NIOSH (límites de exposición a la salud de EE. UU.): | |
PEL (permitido) | TWA 15 mg / m 3 [4] |
REL (recomendado) | TWA 10 mg / m 3 [4] |
IDLH (peligro inmediato) | 2000 mg / m 3 [4] |
Página de datos complementarios | |
Estructura y propiedades | Índice de refracción ( n ), constante dieléctrica (ε r ), etc. |
Datos termodinámicos | Comportamiento de fase sólido-líquido-gas |
Datos espectrales | UV , IR , RMN , MS |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
Se cree que el óxido de boro vítreo (gB 2 O 3 ) está compuesto por anillos de boroxol que son anillos de seis miembros compuestos de boro de 3 coordenadas alternas y oxígeno de 2 coordenadas. Debido a la dificultad de construir modelos desordenados con la densidad correcta con muchos anillos de boroxol , esta vista fue inicialmente controvertida, pero estos modelos se han construido recientemente y exhiben propiedades que coinciden excelentemente con los experimentos. [6] Ahora se reconoce, a partir de estudios experimentales y teóricos, [7] [8] [9] [10] [11] que la fracción de átomos de boro que pertenecen a los anillos de boroxol en el B 2 O 3 vítreo está entre 0,73 y 0,83, con 0,75 ( 3 ⁄ 4 ) correspondiente a una relación de 1: 1 entre unidades de anillo y no anillo. El número de anillos de boroxol decae en estado líquido al aumentar la temperatura. [12]
La forma cristalina (α-B 2 O 3 ) (ver estructura en el cuadro de información [1] ) se compone exclusivamente de triángulos BO 3 . Esta red trigonal similar al cuarzo sufre una transformación similar a un coesita en β-B 2 O 3 monoclínico a varios gigapascales (9,5 GPa). [13]
Preparación
El trióxido de boro se produce al tratar el bórax con ácido sulfúrico en un horno de fusión . A temperaturas superiores a 750 ° C, la capa de óxido de boro fundido se separa del sulfato de sodio . Luego se decanta, se enfría y se obtiene con una pureza del 96-97%. [3]
Otro método consiste en calentar el ácido bórico por encima de ~ 300 ° C. El ácido bórico se descompondrá inicialmente en vapor, (H 2 O (g) ) y ácido metabórico (HBO 2 ) a alrededor de 170 ° C, y un calentamiento adicional por encima de 300 ° C producirá más vapor y trióxido de diboro. Las reacciones son:
- H 3 BO 3 → HBO 2 + H 2 O
- 2 HBO 2 → B 2 O 3 + H 2 O
El ácido bórico se convierte en B 2 O 3 microcristalino anhidro en un lecho fluidizado calentado. [14] La velocidad de calentamiento cuidadosamente controlada evita el engomado a medida que evoluciona el agua. El óxido de boro fundido ataca a los silicatos. Los tubos grafitizados internamente mediante descomposición térmica de acetileno se pasivan. [15]
La cristalización de α-B 2 O 3 fundido a presión ambiente está fuertemente desfavorecida cinéticamente (compare las densidades de líquido y cristal). Las condiciones de umbral para la cristalización del sólido amorfo son 10 kbar y ~ 200 ° C. [16] Su estructura cristalina propuesta en los grupos espaciales enantiomórficos P3 1 (# 144); P3 2 (# 145) [17] [18] (por ejemplo, γ-glicina) se ha revisado a grupos espaciales enantiomórficos P3 1 21 (# 152); P3 2 21 (nº 154) [19] (por ejemplo, α-cuarzo).
El óxido de boro también se formará cuando el diborano (B 2 H 6 ) reaccione con el oxígeno del aire o con trazas de humedad:
- 2B 2 H 6 (g) + 3O 2 (g) → 2B 2 O 3 (s) + 6H 2 (g)
- B 2 H 6 (g) + 3H 2 O (g) → B 2 O 3 (s) + 6H 2 (g) [20]
Aplicaciones
- Agente fundente para vidrio y esmaltes
- Material de partida para la síntesis de otro boro compuestos tales como carburo de boro
- Un aditivo utilizado en fibras de vidrio ( fibras ópticas )
- Componente utilizado en la producción de vidrio de borosilicato.
- La capa de recubrimiento inerte en el proceso de encapsulación líquida de Czochralski para la producción de monocristales de arseniuro de galio
- Como catalizador ácido en síntesis orgánica
Ver también
- subóxido de boro
- ácido bórico
- sassolita
- Borato de tris (2,2,2-trifluoroetilo)
Referencias
- ^ a b Gurr, GE; Montgomery, PW; Knutson, CD; Gorres, BT (1970). "La estructura cristalina del trióxido de diboro trigonal". Acta Crystallographica B . 26 (7): 906–915. doi : 10.1107 / S0567740870003369 .
- ^ Corrosión a alta temperatura y química de materiales: actas del Simposio Conmemorativo Per Kofstad. Actas de la Sociedad Electroquímica . La Sociedad Electroquímica. 2000. p. 496. ISBN 978-1-56677-261-7.
- ^ a b Patnaik, P. (2003). Manual de compuestos químicos inorgánicos . McGraw-Hill. pag. 119. ISBN 978-0-07-049439-8. Consultado el 6 de junio de 2009 .
- ^ a b c d Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos. "# 0060" . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
- ^ "Óxido de boro" . Concentraciones inmediatamente peligrosas para la vida o la salud (IDLH) . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
- ^ Ferlat, G .; Charpentier, T .; Seitsonen, AP; Takada, A .; Lazzeri, M .; Cormier, L .; Calas, G .; Mauri. F. (2008). "Anillos de boroxol en B 2 O 3 líquido y vítreo de Primeros principios". Phys. Rev. Lett . 101 (6): 065504. bibcode : 2008PhRvL.101f5504F . doi : 10.1103 / PhysRevLett.101.065504 . PMID 18764473 .; Ferlat, G .; Seitsonen, AP; Lazzeri, M .; Mauri, F. (2012). "Los polimorfos ocultos impulsan la vitrificación en B 2 O 3 ". Cartas de materiales naturales . 11 (11): 925–929. arXiv : 1209.3482 . Código bibliográfico : 2012NatMa..11..925F . doi : 10.1038 / NMAT3416 . PMID 22941329 . S2CID 11567458 .
- ^ Hung, I .; et al. (2009). "Determinación de la distribución del ángulo de enlace en B 2 O 3 vítreo por espectroscopia de RMN de rotación (DOR)". Revista de química del estado sólido . 182 (9): 2402–2408. Código Bibliográfico : 2009JSSCh.182.2402H . doi : 10.1016 / j.jssc.2009.06.025 .
- ^ Soper, AK (2011). "Anillos de boroxol de datos de difracción en trióxido de boro vítreo" . J. Phys .: Condens. Materia . 23 (36): 365402. Código bibliográfico : 2011JPCM ... 23.5402S . doi : 10.1088 / 0953-8984 / 23/36/365402 . PMID 21865633 .
- ^ Joo, C .; et al. (2000). "La estructura del anillo de vidrio de trióxido de boro". Revista de sólidos no cristalinos . 261 (1-3): 282-286. Código bibliográfico : 2000JNCS..261..282J . doi : 10.1016 / s0022-3093 (99) 00609-2 .
- ^ Zwanziger, JW (2005). "La respuesta de RMN de los anillos de boroxol: un estudio de la teoría funcional de la densidad". Resonancia Magnética Nuclear de Estado Sólido . 27 (1–2): 5–9. doi : 10.1016 / j.ssnmr.2004.08.004 . PMID 15589722 .
- ^ Micoulaut, M. (1997). "La estructura del B 2 O 3 vítreo obtenida a partir de un modelo termostático de aglomeración". Revista de líquidos moleculares . 71 (2-3): 107-114. doi : 10.1016 / s0167-7322 (97) 00003-2 .
- ^ Concejal, OLG Ferlat, G. Baroni, A. Salanne, M. Micoulaut, M. Benmore, CJ Lin, A. Tamalonis, A. Weber, JKR (2015). "Líquido B2O3 hasta 1700K: difracción de rayos X y disolución del anillo de boroxol" (PDF) . Revista de física: materia condensada . 27 (45): 455104. doi : 10.1088 / 0953-8984 / 27/45/455104 . PMID 26499978 .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ Brazhkin, VV; Katayama, Y .; Inamura, Y .; Kondrin, MV; Lyapin, AG; Popova, SV; Voloshin, Enfermera registrada (2003). "Transformaciones estructurales en B 2 O 3 líquido, cristalino y vítreo a alta presión" . Cartas JETP . 78 (6): 393–397. Código bibliográfico : 2003JETPL..78..393B . doi : 10.1134 / 1.1630134 . S2CID 189764568 .
- ^ Kocakuşak, S .; Akçay, K .; Ayok, T .; Koöroğlu, HJ; Koral, M .; Savaşçi, Ö. T .; Tolun, R. (1996). "Producción de óxido de boro cristalino anhidro en reactor de lecho fluidizado". Ingeniería y Procesos Químicos . 35 (4): 311–317. doi : 10.1016 / 0255-2701 (95) 04142-7 .
- ^ Morelock, CR (1961). "Informe de laboratorio de investigación # 61-RL-2672M". Energia General. Cite journal requiere
|journal=
( ayuda ) - ^ Aziz, MJ; Nygren, E .; Hays, JF; Turnbull, D. (1985). "Cinética de crecimiento cristalino de óxido de boro bajo presión" . Revista de Física Aplicada . 57 (6): 2233. Bibcode : 1985JAP .... 57.2233A . doi : 10.1063 / 1.334368 .
- ^ Gurr, GE; Montgomery, PW; Knutson, CD; Gorres, BT (1970). "La estructura cristalina del trióxido de diboro trigonal". Acta Crystallographica B . 26 (7): 906–915. doi : 10.1107 / S0567740870003369 .
- ^ Strong, SL; Wells, AF; Kaplow, R. (1971). "Sobre la estructura cristalina de B 2 O 3 ". Acta Crystallographica B . 27 (8): 1662–1663. doi : 10.1107 / S0567740871004515 .
- ^ Effenberger, H .; Lengauer, CL; Parthé, E. (2001). "Trigonal B 2 O 3 con mayor simetría de grupo espacial: resultados de una reevaluación". Monatshefte für Chemie . 132 (12): 1515-1517. doi : 10.1007 / s007060170008 . S2CID 97795834 .
- ^ AirProducts (2011). "Almacenamiento y entrega de diborano" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 4 de febrero de 2015 . Consultado el 21 de agosto de 2013 . Cite journal requiere
|journal=
( ayuda )
enlaces externos
- Inventario Nacional de Contaminantes: Boro y compuestos
- Información del gobierno australiano
- Información sobre peligros de los NIH de EE . UU . Ver NIH .
- Ficha de datos de seguridad de materiales
- CDC - Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos - Óxido de boro