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Bortrioxidist eine anorganische Substanz mit der chemischen Formel B2O3, CAS 1303-86-2. Es ist ein farbloser glasartiger Kristall oder ein farbloses Pulver. Es ist hart und knusprig, mit einer fettigen und geschmacklosen Oberfläche. Es ist thermisch stabil. Es wird in der Weißglut nicht durch Kohlenstoff reduziert, aber Alkalimetalle, Magnesium und Aluminium können es zu Monomerbor reduzieren. Bei etwa 600 Grad wird es zu einer sehr viskosen Flüssigkeit. Borsäureanhydrid kann Wasser aus der Luft stark absorbieren und Borsäure bilden. Es ist in Säure, Ethanol und heißem Wasser löslich und in kaltem Wasser leicht löslich. Es kann sich mit mehreren Metalloxiden verbinden und Borglas mit charakteristischer Farbe bilden. Es kann vollständig mit Alkalimetall-, Kupfer-, Silber-, Blei-, Arsen-, Antimon- und Wismutoxiden mischbar sein. Kristallin nimmt es sehr leicht Wasser auf und wird nach der Feuchtigkeitsaufnahme trüb. Es kann auch in Alkohol gelöst werden. Wenn die Temperatur niedrig ist, können Kristalle durch Dehydratisierung von H3BO3 gewonnen werden. Der Kristall enthält tetraedrische Bo4-Struktureinheiten mit einer Dichte von 1,805 g/cm und einem Schmelzpunkt von 450 Grad. Die Dicke des Glases beträgt 1,795 g/cm, das bei steigender Temperatur allmählich weicher wird und flüssig wird, wenn es die rotglühende Höchsttemperatur mit einem Siedepunkt von 1500 Grad erreicht. Bor wird auch direkt mit Sauerstoff kombiniert, um B2O3 zu erhalten. Es wird häufig als Flussmittel für die Silikatzersetzung, als Dotierstoff für Halbleitermaterialien, als Säurekatalysator in der organischen Synthese, als feuerfester Zusatzstoff für Farben und als Rohstoff für die Herstellung von elementarem Bor und verschiedenen Boriden verwendet.
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Chemische Formel |
B2O3 |
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Genaue Masse |
70 |
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Molekulargewicht |
70 |
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m/z |
70 (100.0%), 69 (49.7%), 68 (6.2%) |
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Elementaranalyse |
B, 31.06; O, 68.94 |
Bortrioxidwird aufgrund seiner einzigartigen Strukturform als optisches Glas verwendet. Das Strukturprinzip ist das Glasartige, bei dem es sich (g-b2o3) wahrscheinlich um eine Netzwerkstruktur handelt, die durch die geordnete Verbindung vieler dreieckiger BO3-Einheiten durch gemeinsame Sauerstoffatome gebildet wird, in der der sechs-gliedrige Ring b3o3 der Bor-Sauerstoffphase dominiert. Das Boratom ist im sechsgliedrigen --Ring dreifach koordiniert und das Sauerstoffatom ist zweifach koordiniert. Das Glas erweicht bei 325-450 Grad C und seine Dichte ändert sich bei Erwärmung. Beim Erhitzen nimmt der Unordnungsgrad in der Boroxidstruktur des Glases zu. Wenn die Temperatur 450 Grad C übersteigt, wird eine polare -b=o-Base erzeugt.
Wenn die Temperatur höher als 1000 °C ist, besteht der Dampf aus einem B2O3-Monomer und seine Struktur ist eckig o=b-o-b=o. Gewöhnliches hexagonales Boroxid kann durch Kristallisieren einer Flüssigkeit im Bereich von 200-250 Grad C unter Normaldruck (- B2O3) gebildet werden, dessen Struktur fast ausschließlich aus dreieckigen BO3-Einheiten besteht. Bei 22.000 atm und 400 Grad C erfolgt die - Umwandlung von B2O3 in den monoklinen Hochtemperatur- und Hochdruckkristall - B2O3. Der Umwandlungsprozess ähnelt dem von Quarz zu Coesit unter hohem Druck. Außerdem kann - B2O3 auch durch Kristallisieren einer Flüssigkeit bei 40.000 ATM erhalten werden, und . - B2O3 hat bei 600 °C einen großen Kompressionsmodul (k=180 GPA). G-b2o3 und - Die Vickers-Härte von B2O3 beträgt 1,5 gPa bzw. 16 gPa.
Glasartiges Boroxid (g-B2O3) ist wahrscheinlich eine Netzwerkstruktur, die aus vielen dreieckigen BO3-Einheiten besteht, die durch gemeinsame Sauerstoffatome geordnet verbunden sind, wobei ein hexagonaler Ring B3O3 von Borsauerstoffphasen dominiert wird. In diesem sechsgliedrigen Ring ist das Boratom dreifach koordiniert und das Sauerstoffatom zweifach koordiniert. Der Glaskörper erweicht bei 325-450 Grad und seine Dichte variiert mit den Heizbedingungen. Beim Erhitzen nimmt die Unordnung in der Boroxidstruktur des Glases zu. Wenn die Temperatur 450 Grad überschreitet, werden polare - B=O-Gruppen erzeugt. Wenn die Temperatur über 1000 Grad liegt, besteht der Boroxiddampf vollständig aus B2O3-Monomeren und seine Struktur ist eckig O=B-OB=O.
Unter Normaldruck kann flüssiges Boroxid im Bereich von 200-250 Grad kristallisieren und gewöhnliches hexagonales Boroxid (-B2O3) bilden, dessen Struktur fast ausschließlich aus dreieckigen BO3-Einheiten besteht.
Bei 22.000 atm und 400 Grad wandelt sich - B2O3 in einen monoklinen Kristall - B2O3 bei hoher-Temperatur und hohem-Druck um. Der Umwandlungsprozess ähnelt der Umwandlung von Quarz in Coesit unter hohem Druck. Darüber hinaus kann - B2O3 auch durch Kristallisation von flüssigem Boroxid bei 40.000 atm und 600 Grad erhalten werden.
Der Kompressionsmodul von - B2O3 ist sehr groß (K=180GPa). Die Vickers-Härte von g-B2O3 und - B2O3 beträgt 1,5 GPa bzw. 16 GPa.
Die chemischen Eigenschaften von Boroxid sind wie folgt: Es ist ein saures Oxid, das beim Schmelzen viele alkalische Metalloxide auflösen kann, um glasartige Borate und Metaborate (Gläser) mit charakteristischen Farben zu bilden. Dies ist das Prinzip der qualitativen Identifizierung von Metallen durch den Borax-Perlentest. Es kann durch Alkalimetalle, Aluminium und Magnesium zu einfachem Bor reduziert werden. Nach der Reaktion wurde die Reaktionsmischung mit Salzsäure behandelt, MgO, B2O3 und Mg wurden in Salzsäure gelöst und nach der Filtration wurde rohes Bor erhalten. Es kann bei hohen Temperaturen nicht durch Kohlenstoff reduziert werden (bei hohen Temperaturen kann sich Borcarbid bilden). Bortrichlorid kann durch Reaktion mit Kohlenstoff und Chlor bei hohen Temperaturen gewonnen werden. Bei 600 °C reagiert es mit Ammoniak zu Bornitrid (BN) und Calciumhydrid zu Calciumhexaborid (CaB6). es ist das Anhydrid der Borsäure. Wenn es in Wasser gelöst wird, wird eine große Menge Wärme freigesetzt, um Metaborsäure und Borsäure zu bilden.
Bortrioxid, auch Boroxid oder Boranhydrid genannt, ist eine anorganische Verbindung mit stabilen chemischen Eigenschaften, hohem Schmelzpunkt, guter chemischer Inertheit und Hygroskopizität. Es spielt in zahlreichen industriellen Bereichen und im täglichen Leben eine wichtige Rolle.
1. Herstellung von Spezialglas
Es ist ein wichtiger Rohstoff für die Herstellung verschiedener Spezialgläser. Es kann mit verschiedenen Oxiden kombiniert werden, um Borglas, optisches Glas, hitzebeständiges Glas, Instrumentenglas und Glasfasern mit charakteristischen Farben herzustellen. Beispielsweise enthält hitzebeständiges Glas, das üblicherweise in Labors verwendet wird (wie Pyrex), Bortrioxid, das eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit und chemische Stabilität aufweist, hohen Temperaturen und chemischer Korrosion standhält und in der wissenschaftlichen Forschung und in der Industrie weit verbreitet ist.
2. Verbessern Sie die Glasleistung
Im Glasherstellungsprozess kann es den Wärmeausdehnungskoeffizienten von Glas deutlich reduzieren, die Viskosität von Glas anpassen und seine chemische Stabilität verbessern. Diese Leistungsverbesserungen machen Glasprodukte langlebiger und anpassungsfähiger an ein breiteres Spektrum von Einsatzumgebungen. Beispielsweise kann die Zugabe von Bortrioxid zu Architekturglas dessen Temperaturwechselbeständigkeit verbessern und das Risiko von Rissen aufgrund von Temperaturschwankungen verringern.
3. Lichtschutzmaterialien
Es kann auch zur Herstellung von Lichtschutzmaterialien wie Filterglas verwendet werden. Diese Materialien können Licht bestimmter Wellenlängen selektiv absorbieren oder reflektieren und so das menschliche Auge oder Geräte vor schädlichem Licht schützen.
1. Rohstoffe für keramische Glasuren
Es ist einer der wichtigen Rohstoffe für Porzellanglasur. Porzellanglasur ist eine Glasschicht, die die Oberfläche von Keramikprodukten bedeckt und die Ästhetik und Haltbarkeit von Keramikprodukten verbessern kann. Seine Zugabe kann den Schmelzpunkt und die Viskosität der Porzellanglasur anpassen, wodurch sie besser für den Brennprozess von Keramikprodukten geeignet ist.
2. Keramische Zusätze
Im Keramikherstellungsprozess kann es auch als Zusatzstoff verwendet werden, um die Leistung von Keramikprodukten zu verbessern. Es kann beispielsweise die Dichte und Härte von Keramik verbessern sowie deren Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit erhöhen.
Metallurgische Industrie
1. Herstellung von legiertem Stahl
In der metallurgischen Industrie wird es zur Herstellung von legiertem Stahl verwendet. Es kann Legierungen mit Eisen und anderen metallischen Elementen bilden, um die Eigenschaften von Stahl zu verbessern. Beispielsweise kann die Zugabe die Härte, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Stahl verbessern und so seine Lebensdauer verlängern.
2. Produktion von hochenergetischem Kraftstoff
Es kann auch zur Herstellung energiereicher Kraftstoffe verwendet werden. Durch die Reaktion mit anderen Verbindungen können hoch{2}energetische Treibstoffkomponenten erzeugt werden, die die Energieversorgung für High-{3}Technologiefelder wie Raketen und Flugkörper ermöglichen.
1. Dopingmittel
Es spielt eine wichtige Rolle in der Halbleiterindustrie und wird häufig als Dotierstoff zur Verbesserung der elektrischen Eigenschaften von Halbleitermaterialien eingesetzt. Durch die präzise Steuerung der Dotierungsmenge und Dotierungsmethode von Bortrioxid können wichtige Parameter wie Leitfähigkeitstyp, Trägerkonzentration und Mobilität von Halbleitermaterialien angepasst werden, um den Anforderungen verschiedener Halbleiterbauelemente gerecht zu werden.
2. Epitaxie- und Diffusionsprozesse
Im Halbleiterproduktionsprozess wird es auch für Epitaxie- und Diffusionsprozesse eingesetzt. Epitaxie ist eine Technik zum Züchten einkristalliner Dünnfilme auf einem Einkristallsubstrat, während Diffusion der Prozess der Diffusion von Dotierstoffen in Halbleitermaterialien durch Wärmebehandlung ist. Bortrioxid kann als hochreines Reagens eine stabile Dotierungsquelle darstellen, um den reibungslosen Ablauf von Epitaxie- und Diffusionsprozessen sicherzustellen
Organische Synthese
1. Katalysator
Es kann als Katalysator in der organischen Synthese verwendet werden, um bestimmte chemische Reaktionen zu fördern. Es kann beispielsweise Veresterung, Veretherung, Kondensation und andere Reaktionen katalysieren und so die Reaktionsgeschwindigkeit und Ausbeute verbessern. Bortrioxid-Katalysatoren zeichnen sich durch hohe Aktivität, gute Selektivität, einfache Rückgewinnung und Wiederverwendung aus und bieten breite Anwendungsaussichten im Bereich der organischen Synthese.
2. Reaktionszwischenprodukte
Bei einigen organischen Synthesereaktionen kann es auch als Reaktionszwischenprodukt verwendet werden. Es kann mit organischen Verbindungen reagieren, um Zwischenprodukte mit spezifischen Strukturen zu erzeugen und so die organische Zielverbindung zu synthetisieren. Diese Anwendungsmethode erweitert den Einsatz von Bortrioxid im Bereich der organischen Synthese.
1. Atmosphärendruckmethode
Geben Sie Borsäure in den Heizkessel, erhöhen Sie die Temperatur und entwässern Sie die Borsäure langsam. Wenn die Temperatur auf 107,5 Grad steigt, wird es zu Metaborsäure (HBO2), und wenn sie auf 150–160 Grad steigt, wird es zu Tetraborsäure (H2B4O7). Wenn die Temperatur über 650 Grad liegt, erzeugt die Schmelze viel Schaum. Schließlich wird die Temperatur bei 800–1000 Grad gehalten und das Material wird verbrannt und dehydriert, bis es rot wird und keine Blasen mehr bildet. Die relative Dichte der Schmelze beträgt 1,52. An diesem Punkt starten Sie die Drahtziehmaschine und regeln die Temperatur für das Drahtziehen zwischen 700 und 900 Grad. Dann schneiden und verpacken Sie den Boroxiddraht auf der Drahtziehmaschine mit einer Schneidemaschine, um das fertige Boroxidprodukt zu erhalten. Die Reaktionsgleichung lautet wie folgt:
2H3B03→B₂03+3H20
2. Vakuummethode
Borsäure in eine Edelstahlform geben und 1,5 Stunden im Ofen backen, dann die Temperatur auf 150 Grad erhöhen und 4 Stunden lang erhitzen. Während des Erhitzens sollte es häufig umgedreht werden, um eine gleichmäßige Dörrung zu gewährleisten. Nehmen Sie dann das Material heraus, kühlen Sie es ab, zerkleinern Sie es und legen Sie es in einen Vakuumofen, wo es verschlossen bleibt. Erhitzen Sie es 1,5 Stunden lang auf 220 Grad, erhöhen Sie es dann auf 260 Grad und erhitzen Sie es 4 Stunden lang. Anschließend wird das Material abgekühlt und zerkleinert, in einen Röhrenofen gegeben, die Heiztemperatur auf 280 Grad eingestellt und 4 Stunden lang unter Vakuum dehydriert, um ein Boroxidprodukt herzustellen.
3. Geben Sie die kristalline Borsäure in eine kleine Schüssel.
OrtBortrioxidIn einem Trockenreaktor mit Phosphorpentoxid wird es unter Vakuum auf 200 Grad erhitzt, um es vollständig zu entwässern. Der von der Wasservakuumpumpe bereitgestellte Vakuumgrad ist ausreichend, es ist jedoch am besten, eine Vakuumpumpe mit einem höheren Vakuumgrad zu verwenden. Es ist wichtig, die Temperatur langsam auf 200 Grad zu erhöhen, da sonst die Borsäure schmilzt und die weitere Verdunstung des Wasserdampfs behindert. Je größer die verwendete Menge, desto länger sollte die Erhitzungszeit bei 200 Grad sein, manchmal auch länger als 4 Stunden, bevor die Flüssigkeit vollständig entwässert ist. Für 3g Borsäure reicht eine Erhitzung von 1 Stunde. Unter der Bedingung, dass eine Temperatur von nicht mehr als 200 Grad aufrechterhalten wird, kann die Dehydratisierung von Borsäure außerdem in einem trockenen Luftstrom durchgeführt werden. Die verwendete Trockenluft wird gewonnen, indem die Luft durch Schwefelsäure geleitet und anschließend durch Phosphorpentoxid oder poröses Bariumoxid getrocknet wird
FAQ
Ist Dibortrioxid sicher?
Gefahr! Gemäß der von der Europäischen Union genehmigten harmonisierten Einstufung und Kennzeichnung (ATP20) handelt es sich um diesen Stoffkann die Fruchtbarkeit beeinträchtigen und das ungeborene Kind schädigen.
Was ist Dibortrioxid?
Bortrioxid oder Dibortrioxid istdas Boroxid mit der Formel B2O 3. Es handelt sich um einen farblosen, transparenten, fast immer glasigen (amorphen) Feststoff, der sich nur sehr schwer kristallisieren lässt. Es wird auch Boroxid oder Boroxid genannt.
Ist Dibortrioxid in Mikrowellen enthalten?
Dibortrioxid wird häufig bei der Herstellung von Glas und Keramik verwendet, was darauf hindeutetEs könnte sich um einen Teil der internen Komponenten der Mikrowelle handeln, beispielsweise um den Glasdrehteller oder die Innenbeschichtung.
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