Оксид бора

Оксид бора (сесквиоксид бора, борный ангидрид)  B₂O₃ — бинарное неорганическое химическое соединение бора с кислородом, ангидрид борной кислоты, бесцветное, довольно тугоплавкое, стекловидное или кристаллическое вещество, диэлектрик.

Стеклообразный оксид бора имеет слоистую структуру (расстояние между слоями 0,185 нм), в слоях атомы бора расположены внутри равносторонних треугольников  BO₃  (d В—О=0,145 нм). Эта модификация плавится в интервале температур 325—450 °C и обладает высокой твёрдостью. Она получается при нагревании бора на воздухе 700 °C или обезвоживанием ортоборной кислоты. 

Кристаллический  B₂O₃, который получают осторожным отщеплением воды от метаборной кислоты  HBO₂, существует в двух модификациях — с гексагональной кристаллической решёткой, при 400 °C и 2200 МПа переходящей в моноклинную.

Свойства

• Борный ангидрид гигроскопичен, он бурно растворяется в воде, образуя вначале различные метаборные кислоты общей формулы  (HBO₂)n. Дальнейшее оводнение приводит к образованию ортоборной кислоты  H₃BO₃.

Расплавленный  B₂O₃ хорошо растворяет оксиды многих элементов. С оксидами металлов образует соли бораты.

•  B₂O₃ является кислотным ангидридом, проявляя также очень слабые признаки амфотерности:

 2 B2O3 + P₄O₁₀ → 4 BPO₄

 B₂O₃ + 3 H₂O → 2 H₃BO₃

• С соляной кислотой реагирует при нагревании ( t>100∘C ):

   B₂O₃ + 6 HCl  →^t   2 BCl₃ + 3 H₂O

• Сам оксид бора не восстанавливается углеродом даже при температуре белого каления, однако разлагается, если одновременно ввести в реакцию вещества, способные заместить Кислород (хлор или азот):

 B₂O₃ + 3 C + 3 Cl₂ → 2 BCl₃ + 3 CO

• При нагревании оксида бора с элементарным бором выше 1000^о в парах существуют термически устойчивые линейные молекулы O=B—B=O. При быстром охлаждении паров ниже 300^о может быть получен белый твёрдый полимер состава  (B₂O₂)n, не имеющий определённой точки плавления и сильно реакционноспособный. Под давлением в 60 тыс. ат. и температуре 1500^о оксид бора взаимодействует с элементарным бором по реакции:

 B₂O₃ + 4 B → 3 B₂O

Этот низший оксид бора имеет графитоподобную слоистую структуру.

Получение

Образуется при нагревании бора в атмосфере кислорода или на воздухе

 4 B + 3 O₂ → 2 B₂O₃

А также при обезвоживании борной кислоты:

 2 H₃BO₃ → B₂O₃ + 3 H₂O

Применение

• Флюсы для стекла и эмали.
• Исходный материал для синтеза других соединений бора, таких как карбид бора.
• Добавка, используемая в стекловолокне (оптических волокнах).
• Используется в производстве боросиликатного стекла.
• Используется в качестве кислотного катализатора в органическом синтезе.

Биологическая роль

Токсикология

Оксид бора B₂O₃ (сесквиоксид бора; ангидрид борной кислоты) по степени воздействия на организм человека относится к веществам 3-го класса опасности ("умеренно-опасное" химическое вещество).

Предельно допустимая концентрация оксида бора в воздухе рабочей зоны составляет 5 мг/м³.

Реактив пожаро- и взрывобезопасен.

Вдыхание пыли оксида бора, судя по всему, может вызвать раздражение слизистых оболочек.

В больших концентрациях оксид бора может обладать гонадотропным или гепатотоксическим действием.