- Structure d'oxyde de bore
- Unité BO
- Structure en cristal
- Structure vitreuse
- Propriétés
- Apparence physique
- Masse moléculaire
- Goût
- Densité
- Point de fusion
- Point d'ébullition
- Stabilité
- Nomenclature
- Applications
- Synthèse des trihalogénures de bore
- Insecticide
- Solvant pour oxydes métalliques: formation de verres, céramiques et alliages de bore
- Classeur
- Références
L' oxyde de bore ou anhydride borique est un composé inorganique dont la formule chimique est B 2 O 3. Comme le bore et l'oxygène sont des éléments du bloc p du tableau périodique, et plus encore, des têtes de leurs groupes respectifs, la différence d'électronégativité entre eux n'est pas très élevée; par conséquent, B 2 O 3 devrait être de nature covalente.
B 2 O 3 est préparé en dissolvant du borax dans de l'acide sulfurique concentré dans un four de fusion et à une température de 750 ° C; acide borique à déshydratation thermique, B (OH) 3, à une température d'environ 300 ° C; ou il peut également être formé comme un produit de la réaction du diborane (B 2 H 6) avec l'oxygène.
Poudre d'oxyde de bore. Source: Materialscientist sur Wikipedia anglais
L'oxyde de bore peut avoir un aspect vitreux ou cristallin semi-transparent; ce dernier par broyage peut être obtenu sous forme de poudre (image du haut).
Bien que cela puisse ne pas sembler ainsi à première vue, le B 2 O 3 est considéré comme l' un des oxydes inorganiques les plus complexes; non seulement d'un point de vue structurel, mais aussi en raison des propriétés variables acquises par les verres et les céramiques auxquels cela s'ajoute à leur matrice.
Structure d'oxyde de bore
Unité BO
B 2 O 3 est un solide covalent, donc en théorie il n'y a pas d'ions B 3+ ou O 2- dans sa structure, mais plutôt des liaisons BO. Le bore, selon la théorie des liaisons de valence (TEV), ne peut former que trois liaisons covalentes; dans ce cas, trois liens BO. En conséquence, la géométrie attendue doit être trigonale, BO 3.
La molécule BO 3 est déficiente en électrons, en particulier en atomes d'oxygène; Cependant, plusieurs d'entre eux peuvent interagir les uns avec les autres pour combler ledit défaut. Ainsi, les triangles BO 3 sont réunis en partageant un pont oxygène, et sont répartis dans l'espace comme des réseaux de rangées triangulaires avec leurs plans orientés de différentes manières.
Structure en cristal
Structure cristalline d'oxyde de bore. Source: Orci
Un exemple de ces lignes avec des unités triangulaires BO 3 est illustré dans l'image ci-dessus. Si vous regardez de plus près, toutes les faces des plans ne pointent pas vers le lecteur, mais dans l'autre sens. Les orientations de ces faces peuvent être responsables de la définition du B 2 O 3 à une certaine température et pression.
Lorsque ces réseaux ont un modèle structurel à longue portée, il s'agit d'un solide cristallin, qui peut être construit à partir de sa cellule unitaire. C'est là que l'on dit que B 2 O 3 a deux polymorphes cristallins: α et β.
Α-B 2 O 3 est produit à la pression ambiante (1 atm), et est dit cinétiquement instable; en fait, c'est l'une des raisons pour lesquelles l'oxyde de bore est probablement un composé difficile à cristalliser.
L'autre polymorphe, β-B 2 O 3, est obtenu à des pressions élevées dans la gamme GPa; par conséquent, sa densité doit être supérieure à celle de α-B 2 O 3.
Structure vitreuse
Anneau de boroxol. Source: CCoil
Les réseaux BO 3 ont naturellement tendance à adopter des structures amorphes; Ce sont, ils n'ont pas de modèle qui décrit les molécules ou les ions dans le solide. Lorsque B 2 O 3 est synthétisé, sa forme prédominante est amorphe et non cristalline; en termes corrects: c'est un solide plus vitreux que cristallin.
B 2 O 3 est alors dit vitreux ou amorphe lorsque ses réseaux BO 3 sont désordonnés. Non seulement cela, mais ils changent également la façon dont ils se réunissent. Au lieu d'être disposés selon une géométrie trigonale, ils finissent par se lier pour créer ce que les chercheurs appellent un anneau de boroxol (image du haut).
Notez la différence évidente entre les unités triangulaires et hexagonales. Les triangulaires caractérisent le cristallin B 2 O 3, et les hexagonaux le vitré B 2 O 3. Une autre façon de désigner cette phase amorphe est le verre au bore, ou par une formule: gB 2 O 3 (le «g» vient du mot glassy, en anglais).
Ainsi, les réseaux gB 2 O 3 sont composés d'anneaux boroxol et non d'unités BO 3. Cependant, gB 2 O 3 peut cristalliser en α-B 2 O 3, ce qui impliquerait une interconversion d'anneaux en triangles, et définirait également le degré de cristallisation atteint.
Propriétés
Apparence physique
C'est un solide vitreux incolore. Dans sa forme cristalline, il est blanc.
Masse moléculaire
69,6182 g / mol.
Goût
Légèrement amer
Densité
-Cristallin: 2,46 g / mL.
-Vitreous: 1,80g / mL.
Point de fusion
Il n'a pas de point de fusion entièrement défini, car il dépend de la façon dont il est cristallin ou vitreux. La forme purement cristalline fond à 450 ° C; cependant, la forme vitreuse fond dans une plage de température de 300 à 700 ° C.
Point d'ébullition
Là encore, les valeurs rapportées ne correspondent pas à cette valeur. Apparemment, l'oxyde de bore liquide (fondu à partir de ses cristaux ou de son verre) bout à 1860 ° C.
Stabilité
Il doit être conservé au sec, car il absorbe l'humidité pour se transformer en acide borique, B (OH) 3.
Nomenclature
L'oxyde de bore peut être nommé de différentes manières, telles que:
-Trioxyde de dibore (nomenclature systématique).
-Oxyde de bore (III) (nomenclature de base).
-Oxyde borique (nomenclature traditionnelle).
Applications
Certaines des utilisations de l'oxyde de bore sont:
Synthèse des trihalogénures de bore
Les trihalogénures de bore, BX 3 (X = F, Cl et Br) peuvent être synthétisés à partir de B 2 O 3. Ces composés sont des acides de Lewis, et avec eux il est possible d'introduire des atomes de bore dans certaines molécules pour obtenir d'autres dérivés aux propriétés nouvelles.
Insecticide
Un mélange solide avec de l'acide borique, B 2 O 3 -B (OH) 3, représente une formule utilisée comme insecticide ménager.
Solvant pour oxydes métalliques: formation de verres, céramiques et alliages de bore
L'oxyde de bore liquide est capable de dissoudre les oxydes métalliques. A partir de ce mélange résultant, une fois refroidi, on obtient des solides composés de bore et de métaux.
En fonction de la quantité de B 2 O 3 utilisée, ainsi que de la technique et du type d'oxyde métallique, une riche variété de verres (borosilicates), de céramiques (nitrures et carbures de bore) et d'alliages (le cas échéant) peuvent être obtenus. métaux uniquement).
En général, le verre ou la céramique acquièrent une plus grande résistance et résistance, ainsi qu'une plus grande durabilité. Dans le cas des lunettes, elles finissent par être utilisées pour des lentilles optiques et télescopiques, ainsi que pour des appareils électroniques.
Classeur
Dans la construction des fours de fusion d'acier, des briques réfractaires à base de magnésium sont utilisées. L'oxyde de bore est utilisé comme liant, aidant à les maintenir étroitement ensemble.
Références
- Shiver et Atkins. (2008). Chimie inorganique. (Quatrième édition). Mc Graw Hill.
- Wikipédia. (2019). Trioxyde de bore. Récupéré de: en.wikipedia.org
- PubChem. (2019). Oxyde borique. Récupéré de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Rio Tinto. (2019). Oxyde de borix. 20 Mule Team Borax. Récupéré de: borax.com
- A. Mukhanov, OO Kurakevich et VL Solozhenko. (sf). Sur la dureté de l'oxyde de bore (III). LPMTMCNRS, Université Paris Nord, Villetaneuse, France.
- Hansen T. (2015). B 2 O 3 (oxyde borique). Récupéré de: digitalfire.com