산화 붕소 (B2O3) : 구조, 특성 및 용도 - 화학 - 2026

산화 붕소 나 붕산 무수물은 그 화학식 B 인 무기 화합물 ₂ O ₃ . 붕소와 산소는 주기율표의 p 블록의 원소이고 더욱 그렇기 때문에 각 그룹의 머리이기 때문에 그들 사이의 전기 음성도 차이는 그리 크지 않습니다. 따라서 B ₂ O ₃ 는 본질적으로 공유 될 것으로 예상됩니다 .

B ₂ O ₃ 는 용해로에서 750 ° C의 온도에서 진한 황산에 붕사를 용해시켜 제조됩니다. 약 300 ° C의 온도에서 붕산, B (OH) _3을 열적으로 탈수 시키는 단계; 또는 디보 란 (B ₂ H ₆ )과 산소 의 반응의 생성물로 형성 될 수도 있습니다 .

산화 붕소 분말. 출처 : English Wikipedia의 Materialscientist

산화 붕소는 반투명 유리 또는 결정질 외관을 가질 수 있습니다. 후자는 분쇄하여 분말 형태로 얻을 수 있습니다 (상단 이미지).

언뜻보기에는 그렇게 보이지 않지만 B ₂ O ₃ 는 가장 복잡한 무기 산화물 중 하나로 간주됩니다 . 구조적 관점에서뿐만 아니라 유리와 세라믹이 매트릭스에 추가되는 다양한 특성으로 인해 발생합니다.

산화 붕소 구조

BO 유닛

B ₂ O ₃ 는 공유 결합 고체이므로 이론적으로는 구조에 B ³⁺ 또는 O ² 이온이 없지만 BO 결합이 있습니다. 원자가 결합 이론 (TEV)에 따르면 붕소는 3 개의 공유 결합 만 형성 할 수 있습니다. 이 경우 세 개의 BO 링크입니다. 결과적으로 예상 기하학은 삼각형 BO ₃ 이어야합니다 .

BO ₃ 분자 는 전자, 특히 산소 원자가 부족합니다. 그러나 그들 중 몇몇은 서로 상호 작용하여 상기 결핍을 공급할 수 있습니다. 따라서 BO ₃ 삼각형 은 산소 다리를 공유하여 결합하고 서로 다른 방향으로 향하는 평면과 함께 삼각형 열의 네트워크로 공간에 분산됩니다.

결정 구조

산화 붕소 결정 구조. 출처 : Orci

BO ₃ 삼각형 단위가있는 행의 예가 위의 이미지에 나와 있습니다 . 자세히 살펴보면 계획의 모든 얼굴이 독자를 향하는 것이 아니라 반대 방향입니다. 이러한면의 방향은 특정 온도 및 압력에서 B ₂ O ₃ 가 정의 되는 방식에 영향을 미칠 수 있습니다 .

이러한 네트워크가 장거리 구조 패턴을 가질 때 그것은 결정질 고체이며 단위 셀에서 만들 수 있습니다. 여기에서 B ₂ O ₃ 에는 α와 β의 두 가지 결정 다 형체가 있습니다.

A-B ₂ O ₃ 는 주변 압력 (1 atm)에서 생성되며 동 역학적으로 불안정하다고합니다. 사실 이것은 산화 붕소가 결정화가 어려운 화합물 인 이유 중 하나입니다.

다른 다형 체인 β-B ₂ O ₃ 은 GPa 범위의 고압에서 얻어집니다. 따라서 밀도는 α-B ₂ O ₃ 의 밀도보다 커야합니다 .

유리체 구조

보록 솔 링. 출처 : CCoil

BO ₃ 네트워크는 자연스럽게 비정질 구조를 채택하는 경향이 있습니다. 이들은 고체의 분자 또는 이온을 설명하는 패턴이 없습니다. B ₂ O ₃ 가 합성 될 때, 그 주된 형태는 결정 성이 아닌 무정형입니다. 올바른 말로 : 그것은 결정질보다 유리 같은 고체입니다.

B ₂ O ₃ 은 BO ₃ 네트워크 가 무질서 할 때 유리체 또는 무정형이라고합니다 . 이뿐 만 아니라 함께 모이는 방식도 바꿉니다. 삼각 기하학으로 배열되는 대신, 그들은 서로 연결되어 연구원들이 보록 솔 링 (상단 이미지)이라고 부르는 것을 만듭니다.

삼각형과 육각형 단위의 명백한 차이점에 유의하십시오. 삼각형 모양은 결정형 B ₂ O _3을 , 육각형 모양은 유리질 B ₂ O _{3을 나타} 냅니다. 이 비정질 상을 나타내는 또 다른 방법은 붕소 유리 또는 공식 : gB ₂ O ₃ ( 'g'는 영어로 glassy라는 단어에서 나옴)입니다.

따라서 gB ₂ O ₃ 네트워크 는 BO ₃ 단위가 아닌 보록 솔 고리로 구성됩니다 . 그러나, gB ₂ O ₃ 는 α-B ₂ O _3로 결정화 될 수 있으며 , 이는 고리가 삼각형으로 상호 변환됨을 의미하며 달성되는 결정화 정도를 정의합니다.

속성

외모

무색의 유리 고체입니다. 결정 형태로 흰색입니다.

분자 질량

69.6182g / 몰.

맛이 나다

약간 쓴

밀도

-결정질 : 2.46g / mL.

-유리체 : 1.80g / mL.

녹는 점

결정질 또는 유리질 정도에 따라 다르기 때문에 완전히 정의 된 융점이 없습니다. 순수한 결정형은 450 ° C에서 녹습니다. 그러나 유리 형태는 300 ~ 700ºC의 온도 범위에서 녹습니다.

비점

다시 말하지만,보고 된 값은이 값과 일치하지 않습니다. 액체 산화 붕소 (결정 또는 유리에서 녹아서 녹아 있음)는 1860ºC에서 끓습니다.

안정

수분을 흡수하여 붕산 B (OH) ₃ 으로 변환되므로 건조 상태로 유지해야합니다 .

명명법

붕소 산화물은 다음과 같은 다른 방식으로 명명 될 수 있습니다.

-삼산화 디보 론 (체계적인 명명법).

-산화 붕소 (III) (재고 명칭).

-산화 붕소 (전통적인 명명법).

응용

산화 붕소의 용도는 다음과 같습니다.

붕소 트리 할라이드의 합성

붕소 트리 할로 게 나이드, BX ₃ (X = F, Cl 및 Br) 은 B ₂ O ₃ 에서 합성 할 수 있습니다 . 이 화합물은 루이스 산이며, 새로운 특성을 가진 다른 유도체를 얻기 위해 특정 분자에 붕소 원자를 도입하는 것이 가능합니다.

살충

붕산과 고체 혼합물 인 B ₂ O ₃ -B (OH) ₃ 은 가정용 살충제로 사용되는 공식을 나타냅니다.

금속 산화물 용 용매 : 유리, 세라믹 및 붕소 합금 형성

액체 산화 붕소는 금속 산화물을 용해시킬 수 있습니다. 이 혼합물로부터 냉각되면 붕소와 금속으로 구성된 고체가 얻어진다.

사용 된 B ₂ O ₃ 의 양 , 기술 및 금속 산화물의 유형에 따라 다양한 유리 (붕 규산염), 세라믹 (질화 붕소 및 탄화물) 및 합금 (사용되는 경우)을 얻을 수 있습니다. 금속 만 해당).

일반적으로 유리 또는 세라믹은 더 큰 저항과 강도를 얻고 내구성도 더 높습니다. 안경의 경우 광학 및 망원경 렌즈 및 전자 장치에 사용됩니다.

접합재

철강 제련로 건설에는 마그네슘 기반 내화 벽돌이 사용됩니다. 산화 붕소는 바인더로 사용되어 서로 단단히 붙입니다.

참고 문헌

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