氧化硼

氧化硼，化學式：B₂O₃，又稱三氧化二硼，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。熔融時可以溶解許多鹼性的金屬氧化物，生成有特徵顏色的玻璃狀硼酸鹽和偏硼酸鹽（玻璃），用於製取元素硼和精細硼化合物。也可與多種氧化物化合製成具有特徵顏色的硼玻璃、光學玻璃、耐熱玻璃、儀器玻璃及玻璃纖維、光線防護材料等。還可用作油漆的耐火阻烯添加劑和乾燥劑。

基本介紹

• 中文名：氧化硼
• 英文名：Boron trioxide
• 別稱：三氧化二硼
• 化學式：B2O3
• 分子量：69.62
• CAS登錄號：1303-86-2
• EINECS登錄號：215-125-8
• 危險性符號：R36/37/38

物性數據

1、性狀： 無色玻璃狀晶體或粉末。

2、密度（g/mL，25/4℃）： 1.812（無定形）、2.46（結晶）

3、熔點（ºC）：,450℃（結晶）

4、沸點（ºC，常壓）：1860

5、溶解性：溶於水，成為硼酸。溶於酸、鹼溶液

分子結構數據

1、摩爾折射率：無可用的

2、摩爾體積（cm³/mol）：無可用的

3、等張比容（90.2K）：無可用的

4、表面張力（dyne/cm）：無可用的

5、介電常數：無可用的

6、極化率（10-24cm³）：無可用的

7、單一同位素質量：70.003356 Da

8、標稱質量：70 Da

9、平均質量：69.6202 Da

計算化學數據

1、氫鍵供體數量：0

2、氫鍵受體數量：3

3、可旋轉化學鍵數量：0

4、拓撲分子極性表面積（TPSA）：43.4

5、重原子數量：5

6、表面電荷：0

7、複雜度：34.2

8、同位素原子數量：0

9、確定原子立構中心數量：0

10、不確定原子立構中心數量：0

11、確定化學鍵立構中心數量：0

12、不確定化學鍵立構中心數量：0

13、共價鍵單元數量：1

結構性質

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。

性質與穩定性

1、如果遵照規格使用和儲存則不會分解，未有已知危險反應，避免水分、潮濕。

2、表面有滑膩感，無味。可溶於酸、乙醇、熱水，微溶於冷水。對熱穩定，白熱時也不被碳還原，但鹼金屬以及鎂、鋁皆能使之還原成單質硼。加熱至600 ℃時，可變成黏性很大的液體。在空氣中可強烈地吸水，生成硼酸。可與若干種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、鋁、砷、銻、鉍的氧化物完全混溶。有毒！

3、晶狀硼酸製得的三氧化二硼是一種白色、多孔、微微熔結的物質。它很容易被粉碎，不過在操作中必須排除大氣中的水汽。該三氧化二硼有很高的反應性，當與水汽接觸時會放出熱量並發噝噝聲。

生態學數據

對水是稍微有危害的，不要讓未稀釋或大量的產品接觸地下水、水道或者污水系統，若無政府許可，勿將材料排入周圍環境。

毒理學數據

1、急性毒性：小鼠引入腹膜LD50：1868mg/kg小鼠口經LD50：3163mg/kg，小鼠經口LD50：3163mg/kg。

2、可刺激鼻、眼及皮膚，引起結膜炎、紅疹。

貯存方法

1、保持貯藏器密封、儲存在陰涼、乾燥的地方，確保工作間有良好的通風或排氣裝置,遠離火種、熱源。

2、應與酸類分開存放，切忌混貯。工作人員應做好防護，若不慎觸及皮膚和眼睛，應立即用大量清水進行沖洗。

合成方法

1、常壓法

將硼酸送入加熱釜內，升溫，硼酸徐徐脫水。當溫度升到107.5℃時變為偏硼酸(HBO₂)，升溫到150～160℃時轉變為四硼酸(H₂B₄O₇)，650℃以上則熔體產生大量泡沫，最終將溫度保持在800～1000℃，灼燒脫水到物料呈紅色並不再鼓泡為止。熔料相對密度為1.52。這時開啟抽絲機進行抽絲，溫度控制在700～900℃。然後將抽絲機上的氧化硼絲用退切機切斷，包裝，得氧化硼成品。其反應方程式如下：

2、真空法

將硼酸置於不鏽鋼盤中，放入烘箱內先烘1.5 h，再升溫至150℃，加熱4 h。加熱過程中要經常翻動，使其脫水均勻。接著將物料移出，冷卻，粉碎，然後置於真空烘箱中，保持密封，在220℃下加熱1.5 h，再升溫至260℃，並加熱4 h。再將物料冷卻、粉碎，放入管式爐中，加熱溫度控制在280℃，在真空下脫水4h，製得氧化硼產品。

3、將晶狀的硼酸裝在一隻小皿中。放在裝有五氧化二磷的乾燥反應器中並在真空下加熱至200℃使之完全脫水。水真空泵提供的真空度已夠用了，但最好採用較高真空度的真空泵。重要的是溫度要慢慢地升高到200℃，否則硼酸會熔結起來而妨礙水汽的進一步逸散。所用的量越大，在200℃下加熱的時間應越長，有時保溫達4h以上，脫水才能完全。對於3g硼酸，加熱1h就夠了。另外，在溫度保持不超過200℃的條件下，可以在乾燥空氣流中進行硼酸的脫水。所用乾燥空氣是將空氣通過硫酸，然後再通過五氧化二磷或多孔性氧化鋇進行乾燥而得。

用途

1、矽酸鹽分析中測定二氧化矽和鹼，吹管分析，分解矽酸鹽的助熔劑。

2、用作矽酸鹽分解時的助熔劑，半導體材料的摻雜劑，耐熱玻璃器皿和油漆耐火添加劑。是製取元素硼和各種硼化合物的原料。

3、在冶金工業上用於合金鋼的生產。

4、可用作有機合成的催化劑，高溫用潤滑劑的添加劑以及化學試劑等。

5、用作分析試劑，如分解樣品的助熔劑，用於硼的製備。還用作半導體矽的摻雜源。高純試劑，用於半導體生產中的外延、擴散工序。