Óxido de boro (B2O3): estrutura, propriedades e usos

O óxido de boro ou óxido bórico é um composto inorgânico cuja fórmula química é B 2 O 3 . Sendo elementos boro e oxigênio do bloco p da tabela periódica e ainda mais chefes de seus respectivos grupos, a diferença de eletronegatividade entre eles não é muito alta; portanto, espera-se que o B 2 O 3 seja de natureza covalente.

O B 2 O 3 é preparado por dissolução de bórax em ácido sulfúrico concentrado em um forno de fusão e uma temperatura de 750 ° C; ácido bórico desidratado termicamente, B (OH) 3 , a uma temperatura de aproximadamente 300 ° C; ou também pode ser formado como um produto da reação do diborano (B 2 H 6 ) com oxigênio.

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Óxido de boro em pó Fonte: Sciencecientist na Wikipedia em inglês [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

O óxido de boro pode ter uma aparência vítrea semitransparente ou cristalina; este último por trituração pode ser obtido na forma de pó (imagem acima).

Apesar de não ser evidente à primeira vista, tendo em conta a B 2 O 3 como um dos óxidos inorgânicos mais complexas; não apenas do ponto de vista estrutural, mas também devido às propriedades variáveis ​​adquiridas pelo vidro e pela cerâmica às quais isso é adicionado à sua matriz.

Estrutura de óxido de boro

Unidade BO 3

B 2 O 3 é um sólido covalente; portanto, em teoria, não há íons B 3+ ou O 2- em sua estrutura , mas ligações BO. De acordo com a teoria da ligação de valência (TEV), o boro só pode formar três ligações covalentes ; Nesse caso, três links de BO. Como consequência disso, a geometria esperada deve ser trigonal, BO 3 .

A molécula de BO 3 é deficiente em elétrons, especialmente átomos de oxigênio; no entanto, vários deles podem interagir entre si para preencher essa deficiência. Assim, os triângulos BO 3 são unidos compartilhando uma ponte de oxigênio e distribuídos no espaço como redes de linhas triangulares com seus planos orientados de maneiras diferentes.

Estrutura cristalina

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Estrutura cristalina do óxido de boro. Fonte: Orci [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

Um exemplo dessas linhas com unidades triangulares BO 3 é mostrado na imagem acima . Se você olhar atentamente, nem todas as faces dos planos apontam para o leitor, mas para outro lado. As orientações dessas faces podem ser responsáveis ​​por como B 2 O 3 é definido a uma certa temperatura e pressão.

Quando essas redes têm um padrão estrutural de longo alcance, é um sólido cristalino, que pode ser construído a partir de sua célula unitária. É aqui que se diz que B 2 O 3 possui dois polimorfos cristalinos: α e β.

Α-B 2 O 3 é produzido à pressão ambiente (1 atm) e é considerado cineticamente instável; De fato, essa é uma das razões pelas quais o óxido de boro é provavelmente um composto de cristalização difícil.

O outro polimorfo, β-B 2 O 3 , é obtido a altas pressões na faixa de GPa; portanto, sua densidade deve ser maior que a de α-B 2 O 3 .

Estrutura vítrea

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Anel de boroxol Fonte: CCoil [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

As redes BO 3 naturalmente tendem a adotar estruturas amorfas; estes são, que carecem de um padrão que descreva as moléculas ou íons no sólido. Quando B 2 O 3 é sintetizado, sua forma predominante é amorfa e não cristalina; em palavras corretas: é um sólido mais vítreo que cristalino.

é então diz-se que o B 2 O 3 é vítreo amorfo ou quando as suas redes BO 3 estão desordenados. Não apenas isso, mas também, eles mudam a maneira como se reúnem. Em vez de serem ordenados em uma geometria trigonal, eles acabam se ligando para criar o que os pesquisadores chamam de anel boroxol (imagem acima).

Observe a diferença óbvia entre unidades triangulares e hexagonais. Os triangulares caracterizam o B 2 O 3 cristalino e os hexagonais o B 2 O 3 vítreo. Outra maneira de se referir a essa fase amorfa é o vidro de boro, ou por uma fórmula: gB 2 O 3 (o ‘g’ vem da palavra glassy, ​​em inglês).

Assim, as redes de gB 2 O 3 são compostas por anéis de boroxol e não por unidades de BO 3 . No entanto, gB 2 O 3 pode cristalizar para α-B 2 O 3 , o que implicaria uma interconversão de anéis em triângulos e também definiria o grau de cristalização alcançado.

Propriedades

Aparência física

É um sólido incolor e vítreo. Na sua forma cristalina, é branco.

Massa molecular

69,6182 g / mol.

Sabor

Ligeiramente amargo

Densidade

-Cristalino: 2,46 g / mL.

– Vítreo: 1,80g / mL.

Ponto de fusão

Não possui um ponto de fusão totalmente definido, porque depende de quão cristalino ou vítreo é. A forma puramente cristalina derrete a 450 ° C; no entanto, a forma vítrea derrete em uma faixa de temperatura que varia de 300 a 700 ° C.

Ponto de ebulição

Novamente, os valores relatados não correspondem a esse valor. Aparentemente, o óxido de boro líquido (derretido de seus cristais ou vidro) ferve a 1860 ° C.

Estabilidade

Deve ser mantido seco, pois absorve a umidade para se tornar ácido bórico, B (OH) 3 .

Nomenclatura

O óxido de boro pode ser nomeado de outras maneiras, como:

-Diboro dióxido (nomenclatura sistemática).

– Óxido de boro (III) (nomenclatura das unidades populacionais).

-Oxido bórico (nomenclatura tradicional).

Usos

Alguns dos usos do óxido de boro são:

Síntese de trihalogenetos de boro

Uma vez que B 2 O 3 pode ser sintetizado de tri-halogenetos de boro, BX 3 (X = F, Cl e Br). Esses compostos são ácidos de Lewis e, com eles, é possível introduzir átomos de boro em certas moléculas para obter outros derivados com novas propriedades.

Inseticida

Uma mistura sólida com ácido bórico, B 2 O 3, -B (OH) 3 , é uma fórmula utilizada como um doméstico insecticida.

Solvente de óxidos metálicos: formação de vidro, cerâmica e ligas de boro

O óxido de boro líquido é capaz de dissolver óxidos metálicos. A partir dessa mistura resultante, uma vez resfriados, são obtidos sólidos compostos de boro e metais.

Dependendo da quantidade de B 2 O 3 utilizada, bem como da técnica e do tipo de óxido metálico, é possível obter uma rica variedade de vidros (borossilicatos), cerâmica (nitretos e carbonetos de boro) e ligas (se usadas) apenas metais).

Em geral, o vidro ou a cerâmica adquirem maior resistência e resistência, e também maior durabilidade. No caso dos óculos, eles acabam sendo usados ​​para lentes ópticas, telescópicas e para dispositivos eletrônicos.

Fichário

Na construção de fornos de fundição de aço, são utilizados tijolos refratários à base de magnésio. Neles, o óxido de boro é usado como aglutinante, ajudando a mantê-los bem presos.

Referências

  1. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica (Quarta edição). Mc Graw Hill
  2. Wikipedia (2019). Trióxido de boro. Recuperado de: en.wikipedia.org
  3. PubChem (2019). Óxido bórico. Recuperado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. Rio Tinto (2019). Óxido de Borix. Bórax da equipe de 20 mulas. Recuperado de: borax.com
  5. A. Mukhanov, OO Kurakevich e VL Solozhenko. (sf). Sobre a dureza do óxido de boro (III). LPMTMCNRS, Université Paris Nord, Villetaneuse, França.
  6. Hansen T. (2015). B 2 O 3 (óxido bórico). Recuperado de: digitalfire.com

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