三氧化二硼

概述

本品可用作矽酸鹽分解時的助熔劑、半導體材料的摻雜劑、油漆的耐火添加劑及製取元素硼和多種硼化物等等，產品用途廣泛。在彩色顯像製造業中，主要用於製造顯像管部件及（屏和錐）封接用的低熔點玻璃原料。也可用作有機合成的催化劑、油漆及高溫潤滑劑的添加劑、陶瓷、特種玻璃及焊料的添加劑等。

三氧化二硼（化學式：B₂O₃）又稱氧化硼，是硼最主要的氧化物。它是一種白色蠟狀固體，一般以無定形的狀態存在，很難形成晶體，但在高強度退火後也能結晶。它是已知的最難結晶的物質之一。

性質描述

氧化硼為無色玻璃狀晶體或粉末。質硬且脆，表面有滑膩感，無味。對熱穩定，白熱時，也不為碳所還原，但鹼金屬以及鎂、鋁皆能使之還原為單體硼。在600℃左右時，變為粘性很大的液體。硼酸酐在空氣中可很強地吸水，而生成硼酸。可溶於酸、乙醇、熱水中，微溶於冷水。氧化硼可與若干金屬氧化物化合而形成具有特徵顏色的硼玻璃。能與鹼金屬、銅、銀、鉛、砷、銻、鉍氧化物完全混溶。結晶型氧化硼的密度為2.46g/cm³，無定型氧化硼的密度為1.80～1.84g/cm³，熔點557℃，溶解度1.1g/100g H₂O（0℃），15.7g/100g H₂O（100℃）極易吸水，吸濕後變渾濁狀態，也能溶於酒精。在溫度較低時，H₃BO₃脫水可得到三氧化二硼晶體。此晶體含有BO₄四面體結構單元，密度1.805g/cm，熔點為450℃。玻璃狀氧化硼的密度1.795g/cm，溫度升高時逐漸軟化，當達到赤熱高溫時即成為液態，沸點在1500℃。硼與氧直接化合也以得到B₂O₃。製備：灼燒碳酸硼（由硼酸在常壓下加熱灼燒經抽絲製得也可將硼酸置於密閉加熱器中真空下加熱製得）。

結構

玻璃狀氧化硼（g-B₂O₃）很可能是一種由許多三角形BO₃單元通過共用氧原子部分有序連線而成的網路結構，其中以硼氧相間的六元環B₃O₃占優勢。該六元環中，硼原子為三配位，氧原子為二配位。該玻璃體在325－450°C時軟化，其密度隨受熱情況而有一個變化範圍。加熱時，玻璃體氧化硼結構中的無序度增加。超過450°C時會產生有極性的-B=O基。高於1000°C時，氧化硼蒸氣則全部由B₂O₃單體組成，其結構為角形的 O=B-O-B=O。

常壓下使液態的氧化硼在200-250°C範圍內結晶，可以形成普通的六方晶系氧化硼（α-B₂O₃），其結構幾乎全部由三角形的BO₃單元組成。

在22000atm和400°C時，α-B₂O₃轉變為高溫高壓型的單斜晶體β-B₂O₃。該轉變過程類似於石英在高壓下到柯石英的轉化。除此之外，β-B₂O₃也可以由液態氧化硼在40000atm和600°C時結晶得到。

β-B₂O₃的體積模量很大（K = 180 GPa）。g-B₂O₃和β-B₂O₃的維氏硬度分別為1.5GPa和16GPa。

製備

雖然硼在空氣和氧氣中燃燒都可以直接產生三氧化二硼，但三氧化二硼主要是通過硼酸脫水製取的。在200-400°C對硼酸真空脫水，可以得到非常乾燥的三氧化二硼。如果在大氣中脫水，即使加熱到1000°C，也很難去除最後剩下的痕量水。

三氧化二硼

基本介紹

概述

性質描述

結構

製備

化學性質

套用

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