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![B2O3の結晶構造[1]](https://img-server.japedia.wiki/wikipedia/commons/thumb/d/d9/B2O3powder.JPG/500px-B2O3powder.JPG)
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| 名前 | |
|---|---|
| IUPAC名
三酸化二ホウ素
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| その他の名前
酸化ホウ素、三酸化二ホウ素、三二酸化ホウ素、酸化ホウ素、ボリア
無水ホウ素 | |
| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| チェビ |
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.013.751 |
| EC番号 |
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| 11108 | |
パブケム CID
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| RTECS番号 |
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| ユニ |
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| ホウ素 | |
| モル質量 | 69.6182 グラム/モル |
| 外観 | 白色のガラス質固体 |
| 密度 | 2.460 g/cm 3、液体; 2.55 g/cm 3、三方晶系; |
| 融点 | 450 °C (842 °F; 723 K) (三方晶) 510 °C (四面体) |
| 沸点 | 1,860 °C (3,380 °F; 2,130 K) 、[2] 1500 °Cで昇華する[3] |
| 1.1 g/100mL (10℃) 3.3 g/100mL (20℃) 15.7 g/100mL (100℃) | |
| 溶解度 | メタノールに部分的に溶解する |
| 酸性度（p Ka） | ~ 4 |
磁化率（χ）
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−39.0·10 −6 cm 3 /モル |
| 熱化学 | |
熱容量 ( C )
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66.9 J/(モル⋅K) |
標準モル
エントロピー ( S ⦵ 298 ) |
80.8 J/(モル⋅K) |
標準生成エンタルピー (Δ f H ⦵ 298 ) |
−1254 kJ/モル |
ギブスの自由エネルギー (Δ f G ⦵ )
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−832 kJ/モル |
| 危険 | |
| 労働安全衛生（OHS/OSH）： | |
主な危険
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刺激物[4] |
| GHSラベル: | |
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| 危険 | |
| H360FD | |
| P201、P202、P281、P308+P313、P405、P501 | |
| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |
| 引火点 | 不燃性 |
| 致死量または濃度（LD、LC）： | |
LD 50 (平均投与量)
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3163 mg/kg（経口、マウス）[5] |
| NIOSH（米国健康暴露限界）： | |
PEL (許可)
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TWA 15 mg/m3 [ 4] |
REL (推奨)
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TWA 10 mg/m3 [ 4] |
IDLH（差し迫った危険）
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2000 mg/m3 [ 4] |
| 補足データページ | |
| 三酸化ホウ素（データページ） | |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
 確認する （何ですか ？）
 インフォボックス参照
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三酸化ホウ素または三酸化二ホウ素は、化学式B 2 O 3のホウ素酸化物です。無色透明の固体で、ほとんどの場合ガラス状（非晶質）であり、結晶化は非常に困難です。ホウ素酸化物[6]またはボリア[7]とも呼ばれます。主にセラミックの釉薬やエナメルのフラックスとして、またガラスの製造において、 多くの重要な工業用途があります。
構造
三酸化ホウ素には、非晶質 1 つと結晶質 2 つの合計 3 つの形態が知られています。
不定形
非晶質形態 (g- B 2 O 3 ) が圧倒的に最も一般的です。これは、3 配位のホウ素と 2 配位の酸素が交互になった 6 員環であるボロキソール環で構成されていると考えられています。
多数のボロキソール環を持つ正しい密度の無秩序なモデルを構築することが難しいため、この見解は当初議論を呼んだが、最近そのようなモデルが構築され、実験と非常によく一致する特性を示している。[8] [9]現在、実験的および理論的研究から、[10] [11] [12] [13] [14]ガラス状B 2 O 3中のボロキソール環に属するホウ素原子の割合は0.73 から 0.83 の間であり、0.75 = 3/4 は環と非環ユニットの比率が 1:1 であることが示されている。ボロキソール環の数は、液体状態では温度の上昇とともに減少する。[15]
結晶α型
結晶形態（α- B 2 O 3 ）は、BO 3三角形のみで構成されています。その結晶構造は、当初、 γ-グリシンと同様に、エナンチオモルフィック空間群P3 1（＃144）とP3 2 （＃145）であると考えられていました。 [16] [17]しかし、後にα-石英と同様に、三方晶系のエナンチオモルフィック空間群P3 1 21（＃152）とP3 2 21（＃154）に修正されました[18]
常圧での溶融状態からのα- B 2 O 3の結晶化は、運動学的に非常に不利である（液体と結晶の密度を比較）。少なくとも10 kbarの圧力下で非晶質固体を約200 °Cで長時間アニールすることで結晶化できる。 [19] [1]
結晶β型
三方晶系ネットワークは数ギガパスカル（9.5GPa）でコエサイト相のような相転移を起こし、単斜晶系β- B 2 O 3になる。 [20]
準備
三酸化ホウ素は、溶融炉でホウ砂を硫酸で処理することによって生成されます。750℃以上の温度で、溶融ホウ素層が硫酸ナトリウムから分離します。その後、デカンテーションして冷却し、96～97%の純度で得られます。[3]
もう一つの方法は、ホウ酸を約 300 °C 以上に加熱することです。ホウ酸は、約 170 °C で最初に蒸気 (H 2 O (g) ) とメタホウ酸(HBO 2 ) に分解し、さらに 300 °C 以上に加熱すると、さらに多くの蒸気と三酸化二ホウ素が生成されます。反応は次のとおりです。
- H 3 BO 3 → HBO 2 + H 2 O
- 2 HBO 2 → B 2 O 3 + H 2 O
ホウ酸は加熱流動床で無水微結晶B 2 O 3になります。 [21] 加熱速度を慎重に制御することで、水の発生に伴うガム化を回避できます。
ジボラン(B 2 H 6 ) が空気中の酸素や微量の水分と反応すると、 酸化ホウ素も生成されます。
- 2B 2 H 6 (g) + 3O 2 (g) → 2B 2 O 3 ( s) + 6H 2 (g)
- B 2 H 6 (g) + 3H 2 O(g) → B 2 O 3 (s) + 6H 2 (g) [22]
反応
溶融ホウ素酸化物はケイ酸塩を攻撃する。容器はアセチレンの熱分解によって得られる黒鉛化炭素層で内部を不動態化することができる。[23]
アプリケーション
- ホウケイ酸ガラスの主成分
- ガラスおよびエナメル用のフラックス剤[要出典]
- ガラス繊維（光ファイバー）に使用される添加剤
- ガリウムヒ素単結晶の製造のための液体カプセル化チョクラルスキー法における不活性キャップ層
- 有機合成における酸触媒として
- 炭化ホウ素などの他のホウ素化合物の製造の出発物質として
参照
参考文献
- ^ ab Gurr, GE; Montgomery, PW; Knutson, CD; Gorres, BT (1970). 「三方晶系二酸化ホウ素の結晶構造」. Acta Crystallographica B. 26 ( 7): 906–915. doi :10.1107/S0567740870003369.
- ^ 高温腐食と材料化学：ペル・コフスタッド記念シンポジウム議事録。電気化学協会議事録。電気化学協会。2000年。p. 496。ISBN 978-1-56677-261-7。
- ^ ab Patnaik, P. (2003). 無機化合物ハンドブック. McGraw-Hill. p. 119. ISBN 978-0-07-049439-8. 2009年6月6日閲覧。
- ^ abcd NIOSH 化学物質の危険性に関するポケットガイド。「#0060」。国立労働安全衛生研究所(NIOSH)。
- ^ 「酸化ホウ素」。生命または健康に直ちに危険となる濃度（IDLH）。国立労働安全衛生研究所（NIOSH）。
- ^ L. McCulloch (1937):「結晶性ホウ素酸化物」アメリカ化学会誌、第59巻、第12号、2650～2652ページ。doi :10.1021/ ja01291a05
- ^ I.Vishnevetsky および M.Epstein (2015):「真空下におけるアルミナ、マグネシア、ボリアの太陽光炭素熱還元」。Solar Energy、第 111 巻、236-251 ページdoi :10.1016/j.solener.2014.10.039
- ^ Ferlat, G.; Charpentier, T.; Seitsonen, AP; Takada, A.; Lazzeri, M.; Cormier, L.; Calas, G.; Mauri. F. (2008). 「第一原理による液体およびガラス質 B 2 O 3中のボロキソールリング」. Phys. Rev. Lett . 101 (6): 065504. Bibcode :2008PhRvL.101f5504F. doi :10.1103/PhysRevLett.101.065504. PMID 18764473.
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- ^ Kocakuşak, S.; Akçay, K.; Ayok, T.; Koöroğlu, HJ; Koral, M.; Savaşçi, Ö. T.; Tolun, R. (1996). 「流動床反応器による無水結晶性酸化ホウ素の製造」.化学工学および処理. 35 (4): 311–317. doi :10.1016/0255-2701(95)04142-7.
- ^ AirProducts (2011). 「Diborane Storage & Delivery」（PDF） 。 2015年2月4日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2013年8月21日閲覧。
{{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=(ヘルプ)が必要です - ^ Morelock, CR (1961). 「研究室レポート #61-RL-2672M」. ゼネラル・エレクトリック.
{{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=(ヘルプ)が必要です
外部リンク
- 国家汚染物質目録: ホウ素および化合物
- オーストラリア政府情報
- 米国NIHの危険情報。NIHを参照してください。
- 化学物質安全データシート
- CDC - NIOSH 化学物質の危険性に関するポケットガイド - 酸化ホウ素