請教三氧化二硼(B2O3)的化學性質有哪些啊?
3. 化學性質
氧化硼是酸性氧化物,熔融時可以溶解許多堿性的金屬氧化物,生成有特征顏色的玻璃狀硼酸鹽和偏硼酸鹽(玻璃)。這是硼砂珠試驗定性鑒別金屬的原理。例如: (藍色) (黃色) 氧化硼可以被堿金屬、鋁和鎂還原為單質硼: 反應后用鹽酸處理反應混合物,MgO、B2O3和Mg溶于鹽酸,過濾后得到粗硼。氧化硼在高溫時不能為碳還原(高溫下可以形成碳化硼)。高溫下氧化硼與碳和氯氣反應,可以得到三氯化硼: 600 °C時,氧化硼與氨反應可以得到氮化硼(BN),與氫化鈣反應則得到六硼化鈣(CaB6)。 氧化硼是硼酸的酸酐,溶于水時會放出大量熱生成偏硼酸和硼酸:
硼化物的硼化物的類型
一、性質:
六硼化鈣的分子式CaB6,是黑灰色粉末,溶點為2235℃,相對密度(15℃)2.33g/cm3,硬度(莫氏)9,不溶于鹽酸、氫氟酸、稀硫酸。不溶于水,能被氯、氟、硝酸及過氧化氫等氧化劑所侵蝕,與堿反應很慢。在常溫下,空氣中穩定不易燃。具有半導體性質和中子吸收性能、無毒性。
二、質量:
B≥55.5% Ca≥30% C≤8%
粒度:20#~60# 20#~80# -100# -325# -400#或按客戶要求生產
三、用途:
1、用作鎂碳磚中防氧化劑;
2、用作白云石炭和鎂白云石炭耐火材料的抗氧化、抗侵蝕和提高熱態強度的含硼添加劑;
3、用作高導銅提高強度的脫氧除氣劑和無氧銅、純銅鑄件的脫氧劑
4、用作核工業防中子的新型材料;
5、用作居禮溫度900K的自旋電子組件用的新型半導體材料;
6、用作制造三氯化硼(BCL3)和無定型硼的原料;
7、用作制造高純度金屬硼化物(TiB2、ZrB2、HfB2等)以及高純度硼合金(Ni-B、Co-B、Cu-B等)的原材料;
8、用作制造含觸媒劑鈣-硼氮化物(Ca3B2N4)和六方氮化物的混合物,用其生產性能優異的晶體立方氮化硼;
9、用作硼合金鑄鐵的脫硫除氧增硼劑;
10、用作硼鋼的脫硫除氧增硼劑;
11、特殊鋼材內的細晶劑。
如何解決含碳耐火材料的易氧化問題
最好的辦法是不用碳,例如在精煉鋼包中使用剛玉質磚或剛玉質預制件,徹底去掉碳的氧化之煩惱。這已是成功的例子。
如果必須加入一點碳,則最好是在滿足熱震前提下盡可能少加碳,如現在流行的低碳磚,國內外已做到最好的含3%的鎂碳磚,使用效果很好。
再就是由鎂碳磚磚改為鎂鐵磚,也可起到相同的使用效果。
如果作用還不能達到目標,則可加入一點中瀝青效果也不錯。
防氧化不是目標,滿足使用才是目標!!!!
元素周期表中5號元素是什么?
B 硼
硼
百科名片
硼硼(péng),原子序數5,原子量10.811。約公元前200年,古埃及、羅馬、巴比倫曾用硼沙制造玻璃和焊接黃金。1808年法國化學家蓋·呂薩克和泰納爾分別用金屬鉀還原硼酸制得單質硼。硼在地殼中的含量為0.001%。天然硼有2種同位素:硼10和硼11,其中硼10最重要。硼為黑色或銀灰色固體。晶體硼為黑色,熔點約2300°C,沸點3658°C,密度2.34克/立方厘米;,硬度僅次于金剛石,較脆。
目錄
基本信息
詳細介紹
性狀特點
硼的應用
其他說法發現過程:
元素描述:
元素輔助資料:
主要硼產品:
硼與人體健康
元素周期表·硼硼的發現簡史
單質硼
單質硼的結構
單質硼的性質
單質硼的制備
三氧化二硼
三氧化二硼的制備與結構
三氧化二硼性質
硼酸和硼酸鹽
硼酸的結構
硼酸的性質
硼砂的結構
硼砂的性質
三鹵化硼
三鹵化硼的制備
三鹵化硼的性質
三鹵化硼的結構
基本信息
詳細介紹
性狀特點
硼的應用
其他說法 發現過程:
元素描述:
元素輔助資料:
主要硼產品:
硼與人體健康
元素周期表·硼 硼的發現簡史
單質硼
單質硼的結構
單質硼的性質
單質硼的制備
三氧化二硼
三氧化二硼的制備與結構
三氧化二硼性質
硼酸和硼酸鹽
硼酸的結構
硼酸的性質
硼砂的結構
硼砂的性質
三鹵化硼
三鹵化硼的制備
三鹵化硼的性質
三鹵化硼的結構
展開 編輯本段基本信息
硼 拼音:péng 部首:石, 部外筆畫:8, 總筆畫:13 五筆8698:DEEG 倉頡:MRBB 四角號碼:17620 UniCode:CJK 統一漢字 U+787C 英文:Boron
編輯本段詳細介紹
屬于非金屬元素,符號B(borum) 原子體積:(立方厘米/摩爾) 4.6
元素在海水中的含量:(ppm) 4.41 元素在太陽中的含量:(ppm) 0.002 地殼中含量:(ppm) 950 莫氏硬度:9.3 氧化態: Main B+3 Other 化學鍵能: (kJ /mol) 元素周期性質
B-H 381 B-H-B 439 B-C 372 B-O 523 B-F 644 B-Cl 444 B-B 335 晶胞參數: a = 506 pm b = 506 pm c = 506 pm α = 58.06° β = 58.06° γ = 58.06° 用途
電離能 (kJ/ mol) M – M+ 800.6 M+ – M2+ 2427 M2+ – M3+ 3660 M3+ – M4+ 25025 M4+ – M5+ 32822 晶體結構:晶胞為三斜晶胞。
編輯本段性狀特點
硼在室溫下比較穩定,即使在鹽酸或氫氟酸中長期煮沸也不起作用。硼能和鹵族元素直接化合,形成鹵化硼。硼在600~1000°C可與硫、錫、磷、砷反應;在1000~1400°C與氮、碳、硅作用,高溫下硼還與許多金屬和金屬氧化物反應,形成金屬硼化物。這些化合物通常是高硬度、耐熔、高電導率和化學惰性的物質,常具有特殊的性質。
編輯本段硼的應用
硼的應用比較廣泛。硼與塑料或鋁合金結合,是有效的中子屏蔽材料;硼鋼在反應堆中用作控制棒;硼纖維用于制造復合材料等。由于硼在高溫時特別活潑,因此被用來作冶金除氣劑、鍛鐵的熱處理、增加合金鋼高溫強固性,硼還用于原子反應堆和高溫技術中。棒狀和條狀硼鋼在原子反應堆中廣泛用作控制棒。由于硼具有低密度、高強度和高熔點的性質,可用來制作導彈的火箭中所用的某些結構材料。硼的化合物在農業、醫藥、玻璃工業等方面用途很廣。
編輯本段其他說法
元素名稱:硼 元素原子量:10.81 元素類型:非金屬 原子序數:5 元素符號:B 元素中文名稱:硼 元素英文名稱:Boron 相對原子質量:10.81 核內質子數:5 核外電子數:5 核電核數:5 質子質量:8.365E-27 質子相對質量:5.035 所屬周期:2 所屬族數:IIIA 摩爾質量:11 氫化物:B2H6(現在還沒有發現BH3) 氧化物:B2O3 最高價氧化物化學式:B2O3 密度:2.34 熔點:2300.0 沸點:3658 熱導率: W/(m·K) 27.4 聲音在其中的傳播速率:(m/S) 16200 外圍電子排布:2s2 2p1 核外電子排布:2,3 顏色和狀態:固體 原子半徑:1.17 常見化合價:+3 發現人:戴維、蓋呂薩克、泰納 發現年代:1808年
發現過程:
1808年,英國的戴維和法國的蓋呂薩克、泰納,用鉀還原硼酸而制得硼。
元素描述:
它是最外層少于4個電子的僅有的非金屬元素。其單質有無定形和結晶形兩種。前者呈棕黑色到黑色的粉末。后者呈烏黑色到銀灰色,并有金屬光澤。硬度與金剛石相近。無定形的硼密度2.3克/厘米3,(25-27℃);晶形的硼密度2.31克/厘米3,熔點2300℃,沸點2550℃,。在室溫下無定形硼在空氣中緩慢氧化,在800℃左右能自燃。硼與鹽酸或氫氟酸,即使長期煮沸,也不起作用。它能被熱濃硝酸和重鉻酸鈉與硫酸的混合物緩慢侵蝕和氧化。過氧化氫和過硫酸銨也能緩慢氧化結晶硼。上述試劑與無定形硼作用激烈。與堿金屬碳酸鹽和氫氧化物混合物共熔時,所有各種形態的硼都被完全氧化。氯、溴、氟與硼作用而形成相應的鹵化硼。約在600℃硼與硫激烈反應形成一種硫化硼的混合物。硼在氮或氨氣中加熱到1000℃以上則形成氮化硼,溫度在1800-2000℃是硼和氫仍不發生反應,硼和硅在2000℃以上反應生成硼化硅。在高溫時硼能與許多金屬和金屬氧化物反應,生成金屬硼化物。硼在600~1000°C可與硫、錫、磷、砷反應;在1000~1400°C與氮、碳、硅作用,高溫下硼還與許多金屬和金屬氧化物反應,形成金屬硼化物。這些化合物通常是高硬度、耐熔、高電導率和化學惰性的物質,常具有特殊的性質。 元素來源:在自然界中,硼只以其化合物形式存在著(像在硼砂、硼酸中,在植物和動物中只存在有痕量的硼),通常由電解熔融的氟硼酸鉀和氯化鉀或熱還原它的其他化合物(如氧化硼)制得 制備方法有:硼的氧化物用活潑金屬熱還原;用氫還原硼的鹵化物;用碳熱還硼砂;電解熔融硼酸鹽或其他含硼化合物;熱分解硼的氫化合物上述方法所得初產品均應真空除氣或控制鹵化,才可制得高純度的硼。 元素用途:它主要用于冶金(如為了增加鋼的硬度)及核子學中,因為它吸收中子能力強 由于硼在高溫時特別活潑,因此被用來作冶金除氣劑、鍛鐵的熱處理、增加合金鋼高溫強固性,硼還用于原子反應堆和高溫技術中。棒狀和條狀硼鋼在原子反應堆中廣泛用作控制棒。由于硼具有低密度、高強度和高熔點的性質,可用來制作導彈的火箭中所用的某些結構材料。硼的化合物在農業、醫藥、玻璃工業等方面用途很廣。
元素輔助資料:
天然含硼的化合物硼砂(Na2B4O7·10H2O)早為古代醫藥學家所知悉。我國西藏是世界上盛產硼砂的地方。 1702年法國醫生霍姆貝格首先從硼砂制得硼酸,稱為salsedativum,即鎮靜鹽。1741年法國化學家帕特指出,硼砂與硫酸作用除生成硼酸外,還得到硫酸鈉。1789年拉瓦錫把硼酸基列入元素表。1808年英國化學家戴維和法國化學家蓋呂薩克、泰納各自獲得單質硼。硼的拉丁名稱為 boracium,元素符號為B。這一詞來自borax(硼砂)。 硼的應用比較廣泛。硼與塑料或鋁合金結合,是有效的中子屏蔽材料;硼鋼在反應堆中用作控制棒;硼纖維用于制造復合材料等。
主要硼產品:
硼化物 三溴化硼 二硼化鈦 二硼化鉻 氮化硼 99.99%六方氮化硼 99.9%六方氮化硼 硼合金 硼銅合金 硼鋼合金 硼化物 (1)三溴化硼: 無色或稍帶黃色的發煙液體,有強烈的刺激性臭味。臨界溫度300℃,折射率1.5312。 (2)二硼化鈦: 二硼化鈦為灰白色六方形晶體或粉末,無味。其熔點2980℃,密度4.5~4.52,硬度(Hi)3600。它具有優良的抗氧化性及導電性能。平均粒徑D=4~8μ。 (3) 二硼化鉻: 熔點1760℃,抗氧化性能好,高溫強度大。
編輯本段硼與人體健康
食物來源 黃豆、葡萄干、杏仁、花生、榛子、棗、葡萄酒、蜂密,酒類,例如蘋果酒和啤酒。 代謝吸收 有關硼的吸收代謝目前還未充分了解,膳食中很容易吸收,并大部分由尿排出,在血液中是與氧結合,為B(OH)3,和B(OH)4,硼酸與有機化合物的羥基形成酯化物。動物與人的血液中硼的含量很低,并與膳食中鎂的攝入有關,鎂攝入低時,血液中硼的含量就增加。硼可在骨中蓄積,但尚不清楚是何種形式。 生理功能 硼普遍存在于蔬果中,是維持骨的健康和鈣、磷、鎂正常代謝所需要的微量元素之一。對停經后婦女防止鈣質流失、預防骨質疏松癥具有功效,硼的缺乏會加重維生素D的缺乏;另一方面,硼也有助于提高男性睪丸甾酮分泌量,強化肌肉,是運動員不可缺少的營養素。硼還有改善腦功能,提高反應能力的作用。雖然大多數人并不缺硼,但老年人有必要適當注意攝取。 硼的生理功能還未確定,目前有兩種假說解釋硼缺乏時出現的明顯而不同的反應,以及已知硼的生化特性。一種假說是,硼是一種代謝調節因子,通過競爭性抑制一些關鍵酶的反應,來控制許多代謝途徑。另一種是,硼具有維持細胞膜功能穩定的作用,因而,它可以通過調整調節性陰離子或陽離子的跨膜信號或運動,來影響膜對激素和其他調節物質的反應。 被提出可能有的功能: 1.維持骨質密度。 2.預防骨質疏松。 3.加速骨折的愈合。 4.減輕風濕性關節炎癥狀。 需要人群 更年期女性,骨病患者應補充硼元素。 生理需要 目前尚未確定,但膳食中硼的攝入為0.5-3.5mg/d,需要量大于0.3mg/d。值得注意的是,當硼以硼酸類以外的形態應用時會致命,尤其在皮膚或黏膜有破損時,情況將更加嚴重。 過量表現 硼、硼酸、硼砂都是低毒類蓄積性毒物,每天口服100mg,可引起慢性中毒,肝、腎臟受到損壞,腦和肺出現水腫。 硼缺乏癥 1.生長發育緩慢可能與硼的缺乏有關。 2.缺硼可能引起骨質疏松。 硼化 (Boronized)
編輯本段元素周期表·硼
硼,BORON,源自硼砂borax和碳carbon,1808年發現,硼是一種非金屬,化合物以硼砂(四硼酸鈉)和硼酸最為著名,后者是起清潔殺菌作用,對眼睛有益處的一種酸。美國的各種工業每年對硼的需要量,都在240,000t以上。在農業上,硼即可制成肥料,也是一種很好的除草劑。
硼的發現簡史
盡管人們很久以前就和硼打交道,如古代埃及制造玻璃時已使用硼砂作熔劑,古代煉丹家也使用過硼砂,但是硼酸的化學成分19世紀初還是個謎。 1808年,英國化學家戴維(Sir Humphry Davy, 1778—1829)在用電解的方法發現鉀后不久,又用電解熔融的三氧化二硼的方法制得棕色的硼。同年法國化學家蓋-呂薩克(Joseph-Louis Gray-Lussac , 1778—1850)和泰納(Louis Jacques Thenard,1777—1857)用金屬鉀還原無水硼酸制得單質硼。 硼被命名為Boron,它的命名源自阿拉伯文,原意是“焊劑”的意思。說明古代阿拉伯人就已經知道了硼砂具有熔融金屬氧化物的能力,在焊接中用做助熔劑。硼的元素符號為B,中譯名為硼。直至1981年,人們才認識到硼不僅是植物,而且是動物合人類所必須的元素。當時報道的一項早期研究結果提示了硼的必要性,在這項研究中發現,給雛雞喂飼維生素D不足但并不完全缺乏的飼料時,硼能夠改善其骨骼鈣化。
單質硼
單質硼有多種同素異形體,無定形硼為棕色粉末,晶體硼呈灰黑色.單質硼的硬度近似于金剛石,有很高的電阻,但它的導電率卻隨著溫度的升高而增大。關于單質硼,我們作如下介紹: 單質硼的結構 單質硼的性質 單質硼的制備
單質硼的結構
B原子的價電子結構是2s2px2py,它能提供成鍵的電子是2s2p,還有一個P軌道是空的。B原子的價電子少于價層電子數,在成鍵時,價電子未被充滿,所以B原子是缺電子原子,容易形成多中心鍵。所謂多中心鍵就是指較多的原子靠較少的電子結合起來的一種離域的共價鍵。例如用一對電子將三個原子結合在一起,既稱為三中心兩電子鍵。 晶態單質硼有多種變體,它們都以B12正二十面體為基本的結構單元。這個二十面體由12個B原子組成,20個接近等邊三角形的棱面相交成30條棱邊和12個角頂,每個角頂為一個B原子所占據。 由于B12二十面體的連接方式不同,鍵也不同,形成的硼晶體類型也不同。我們僅介紹其中最普通的一種α-菱形硼。 α-菱形硼是由B12單元組成的層狀結構,這是α-菱形硼晶格的俯視圖和三中心鍵情況。由圖中可以清楚的看到,α-菱形硼晶體中既有普通的σ鍵,又有三中心兩電子鍵。許多B原子的成鍵電子在相當大的程度上是離域的,這樣的晶體屬于原子晶體,因此晶態單質硼的硬度大,熔點高,化學性質也不活潑。 在α-菱形硼晶格中,每個二十面體通過處在腰部的6個B原子以三中心兩電子鍵與在同一平面內的相鄰的6個二十面體連接起來,(圖中虛線三角形表示三中心兩電子鍵,鍵距203pm)。這種二十面體組成的片層,層面結合靠的是二十面體的上下各3 個B原子以6個正常的B—B共價鍵(即兩中心兩電子鍵,鍵長171pm)同上下兩層的6個附近的二十面體相連接,3個在上一層,3個在下一層。 在硼的二十面體結構單元中,B12的36個電子是如下分配的:在二十面體內有13個分子軌道,用去26個電子;每個二十面體同上下相鄰的6個二十面體形成6個兩中心兩電子共價鍵,用去了6個電子;在二十面體腰部的6個B原子與同平面上周圍相鄰的6個三中心兩電子鍵,用去了6×2/3=4個電子。結果總電子數是26+6+4=36,所有的電子都已用于形成復雜的多面體結構。 一個三中心兩電子鍵是由3個B原子以各自的一個sp雜化軌道重疊形成的,重疊的交角是120,形成了特有的[]三角棱面,這種閉合的三中心鍵的分子軌道能級圖如下: 三個雜化原子形成一個成鍵分子軌道和兩個反鍵分子軌道,在這個成鍵分子軌道里有一對電子。
單質硼的性質
晶態硼較惰性,無定形硼則比較活潑。 (1)與非金屬作用 高溫下B能與N2、O2、S、X2等單質反應,例如它能在空氣中燃燒生成B2O3和少量BN, 在室溫下即能與F2發生反應,但它不與H2作用。 (2)B能從許多穩定的氧化物(如SiO2,P2O5,H2O等)中奪取氧而用作還原劑。例如在赤熱下,B與水蒸氣作用生成硼酸和氫氣: 2B+6H2O(g)==2B(OH)3+3H2↑ (3)與酸作用 B不與鹽酸作用,但與熱濃H2SO4,熱濃HNO3作用生成硼酸: 2B+3H2SO4(濃)==2B(OH)3+3SO2↑ B+3HNO3(濃)==B(OH)3+ 3NO2↑ (4)與強堿作用 在氧化劑存在下,硼和強堿共熔得到偏硼酸鹽: 2B+2NaOH+3KNO2==2NaBO2+3KNO2+H2O (5)與金屬作用 高溫下硼幾乎能與所有的金屬反應生成金屬硼化物。它們是一些非整比化合物。組成中B原子數目越多,其結構越復雜。 無定形硼用于生產硼鋼,硼鋼的抗沖擊性能好,又因為B有吸收中子的特性,硼鋼不僅是制造噴氣發動機的優質鋼材,還用于制造原子反應堆的控制棒。
單質硼的制備
工業上制備一般有兩種方法: (1)堿法 ①用濃堿液分解硼鎂礦得偏硼酸鈉: ②將NaBO2在強堿溶液中結晶出來,使之溶于水成為較濃的溶液,通入CO2調節堿度,濃縮結晶即得到四硼酸鈉,即硼砂: ③將硼砂溶于水,用硫酸調節酸度,可析出溶解度小的硼酸晶體: ④加熱使硼酸脫水生成B2O3: ⑤用鎂或鋁還原B2O3得到粗硼: (2)酸法 用硫酸分解硼鎂礦一步制得硼酸: 此方法雖簡單,但須耐酸設備等條件,不如減法好。 粗硼用鹽酸.氫氧化鈉.和氟化氫處理,可得純度為95-98%的棕色無定形硼。 (3)碘化硼熱解制碘化硼 將碘化硼在灼熱(1000-1300K)的鉭絲上熱解,可達到純度達99.95%-菱形硼:
三氧化二硼
硼被稱為親氧元素,硼氧化合物有很高的穩定性。關于B2O3,我們介紹如下: 三氧化二硼的制備與結構 三氧化二硼性質
三氧化二硼的制備與結構
制備B2O3的一般方法是加熱硼酸H3BO3使之脫水: 在高溫下脫水可得玻璃態的B2O3,很難粉碎;在200℃以下減壓緩慢脫水,可得白色粉末狀B2O3,它是硼酸的酸酐,有很強的吸水性,在潮濕的空氣中同水結合轉化成硼酸。因此可以用作干燥劑。 X-射線結構測定表明,晶體狀B2O3是由畸變的BO4四面體組成的六方晶格,而無定形B2O3是由平面三角形BO3的基本單元構成的。在1000℃以上氣態B2O3分子是單分子,其構型是角形分子: 氣態B2O3分子中鍵角B-O-B不固定。
三氧化二硼性質
(1)B2O3的熔點723K,沸點2338K。B2O3易溶于水,重新生成硼酸。但在熱的水蒸氣中則生成揮發性的偏硼酸HBO2,同時放熱: B2O3(無定形)+3H2O(l)=2H3BO3(aq) (2)熔融的B2O3可以溶解許多金屬氧化物而得到有特征顏色的片硼酸鹽玻璃,這個反應可用于定性分析中,用來鑒定金屬離子,稱之為硼珠試驗。例如: B2O3+CuO==Cu(BO2)2藍色 B2O3+NiO==Ni(BO2)2 綠色 (3)B2O3與NH3在873K時反應可制得氮化硼(BN)x,其結構與石墨相同. (4)B2O3在873K時與CaH2反應生成六硼化鈣CaB6,金屬硼化物在電子工業中有重要用途。
硼酸和硼酸鹽
關于硼酸和硼酸鹽,我們介紹: 硼酸的結構 硼酸的性質 硼砂的結構 硼砂的性質
硼酸的結構
在H3BO3的晶體中,每個B 原子以三個sp雜化軌道與三個O 原子結合成平面三角形結構(平面三角形的BO3是構成B2O3,硼酸和多硼酸的基本結構單元),每個O 原子除以共價鍵與1個B原子和1個H原子相結合外,還通過氫鍵與另一個H3BO3單元中的H原子結合而連成片層結構,層與層之間則以微弱的范德華力相吸引。所以硼酸晶體是片狀的,有滑膩感,可作潤滑劑。
硼酸的性質
(1)H3BO3是白色片狀晶體,微溶于水(273K時溶解度為6.35g/(100gH2O)),加熱時,由于晶體中的部分氫鍵斷裂,溶解度增大(373K時溶解度為27.6 g/(100gH2O))。 (2)H3BO3是個一元弱酸,Ka=5.8×10,它之所以有弱酸性并不是它本身電離出質子H,而是由于B是缺電子原子,它加合了來自H2O分子中OH的(其中O原子上的孤對電子對向B原子的空的P軌道上配位)而釋放出H離子: (3)硼酸的這種電離方式表現出了硼化合物是缺電子特點。所以硼酸是一個典型的路易士酸,它的酸性可因加入甘露醇或甘油(丙三醇)而大為增強,例如硼酸溶液的pH≈5~6,加入甘油后,pH≈3~4。 表現出一元酸的性質,可用強堿來滴定。 (4)硼酸和甲醇或乙醇在濃H2SO4存在的條件下,生成硼酸酯,硼酸酯在高溫下燃燒揮發,產生特有的綠色火焰,此反應可用于鑒別硼酸,硼酸鹽等化合物。 (5)硼酸加熱脫水分解過程中,先轉變為偏硼酸HBO3,繼續加熱變成B2O3。 (6)在同極強的酸性氧化物(如P2O5或AsO5)或酸反應時, H3BO3被迫表現出弱堿性,如 B(OH)3+H3PO4===BPO4+3H2O
硼砂的結構
硼酸和硅酸相似,可以縮合為鏈狀或環狀的多硼酸x B2O3yH2O,所不同的是在多硅酸中有兩種結構單元:一種即B2O3平面三角形,另一種系B原子以sp雜化軌道與O原子結合而成的BO4四面體。多硼酸不能穩定存在于溶液中,但多硼酸卻很穩定,其中最重要的因素是四硼酸鈉鹽Na2B4O5(OH)48H2O,亦稱之為硼砂。四硼酸根陽離子[B4O5(OH)4]的立體結構如下: 在[B4O5(OH)4]中,4配位的B原子是BO4四面體結構單元中的中心原子,而3配位的B原子是BO3平面三角形結構單元中的中心原子。即在四硼酸根中有兩個BO3平面三角形和兩個BO4四面體通過共用角頂O原子而聯結起來的復雜結構。 四硼酸鈉鹽Na2B4O5(OH)48H2O,工業上一般把它的化學式寫成Na2B4O7·10H2O。
硼砂的性質
(1)硼砂是無色半透明的晶體或白色結晶粉末。在空氣中容易失水風化,加熱到650K左右,失去全部結晶水成無水鹽,在1150K熔成玻璃態。 (2)熔融狀態的硼砂同BO3一樣,亦有硼珠反應,也能溶解一些金屬氧化物,并依金屬的不同而顯出特征的顏色,例如: Na2B4O7+CoO==2NaBO2Co(BO2)2 石藍色 此反應可用于定性分析及焊接金屬時除銹。 (3)硼砂是一個強堿弱酸鹽,可溶于水,在水溶液中水解而顯頗強的堿性: 也可寫成: 硼砂水解時得到等物質的量的酸和堿,所以這個水溶液具有緩沖作用。硼砂易于提純,水溶液又顯堿性,在實驗室中常用它配制緩沖溶液或作為標定酸濃度的基準物質。在工業上還可用做肥皂和洗衣粉的填料。
三鹵化硼
三鹵化硼是硼的特征鹵化物,我們從以下三個方面介紹三鹵化硼: 三鹵化硼的制備 三鹵化硼的性質 三鹵化硼的結構
三鹵化硼的制備
(1)以螢石,濃H2SO4和B2O3反應制備BF3: B2O3+3CaF2+3H2SO4==2BF3+3CaSO4+3H2O (2)用B2O3與HF酸作用,也可制得BF3: B2O3+6HF==2BF3+3H2O (3)用置換法,使BF3與AlCl3或AlBr3反應,可得BCl3或BBr3: BF3(g)+ AlCl3==AlF3+ BCl3 BF3(g)+ AlBr3==AlF3+ BBr3 (4)用鹵化法,以B2O3和C為原料,通入Cl2氣,也可制備BCl3: B2O3+3C+3Cl2==2BCl3+3CO (5)硼與鹵素直接反應,也可得到三鹵化硼: 2B+3X2==2BX3
三鹵化硼的性質
三鹵化硼的基本物理性質列于下表中: (1)三鹵化硼都是共價化合物,熔、沸點均很低,并有規律地按F、Cl、B、I順序而逐漸增高,它們的揮發性隨相對分子質量的增大而降低。 (2)三鹵化硼的蒸氣分子均為單分子。 (3)BF3是無色的有窒息氣味的氣體,不能燃燒,BF3水解也得到與H2SiF6相當的氟硼酸HBF4: 氟硼酸是個強酸,僅以離子狀態存在于水溶液中。 (4)BF3是缺電子化合物,是很強的路易斯酸,它可以同路易士堿如水、醚、醇、胺等結合生成加合物。由于BF3是個強電子接受體,它在許多有機反應中用作催化劑。 (5)給BCl3略加壓力它即可液化,它是無色具有高折射率的液體。在潮濕的空氣中發煙并在水中強烈水解: BCl3+3H2O==H3BO3+3HCl↑ 同BF3相比, BCl3是一個不太強的路易斯酸。(硼的鹵化物在組成和物理性狀方面和硅的鹵化物很相似,化學性質也很相似。例如BCl3和SiCl4都強烈地水解,但水解機理不同。任何鹵化物水解,必先同水分子配合。SiCl4能與水分子配位,是因為Si原子有d軌道,其配位數可高達6的緣故。而BCl3能與水分子配位,是因為它是缺電子分子。)
三鹵化硼的結構
三鹵化硼的分子結構都是平面三角形,表明B原子都是sp2雜化,如果把B-X鍵都當作單鍵來考慮,理論值與實測鍵長結果如下: 硼鹵鍵長比計算值要短得多,顯然是由于在B原子和鹵原子之間形成了p-π配鍵。以BF3為例說明如下: 在B原子上有一個空的2p軌道沒有參加雜化,它垂直于三角形的BF3分子平面,這個空軌道可以從三個F原子上的任何一個已經充滿電子的對稱性相同的p軌道接受一對電子,形成了一定程度的不定域的pπ配鍵,從而使B-F鍵有一定程度的復鍵的性質,結果使鍵長短于正常的單鍵。這樣就使B原子周圍有了8個電子。[1]
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