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 メタホウ酸ナトリウムモノマー
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 メタホウ酸ナトリウム三量体
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| 名前 | |
|---|---|
| IUPAC名
メタホウ酸ナトリウム
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| チェビ |
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| ECHA 情報カード | 100.028.992 |
| EC番号 |
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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 | |
| ナボ2 | |
| モル質量 | 65.80 グラムモル−1 |
| 外観 | 無色の結晶 |
| 臭い | 無臭 |
| 密度 | 2.464 g/cm 3（無水）[1] |
| 融点 | 966 °C (1,771 °F; 1,239 K) |
| 沸点 | 1,434 [2] °C (2,613 °F; 1,707 K) |
| 16.4 g/(100 mL) (0 ℃) 28.2 g/(100 mL) (25 ℃) 125.2 g/(100 mL) (100 ℃) | |
| 溶解度 | エーテル、エタノールに不溶 |
| 構造 | |
| 三角 | |
| 熱化学 | |
熱容量 ( C )
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65.94 J/(モル·K) |
標準モル
エントロピー ( S ⦵ 298 ) |
73.39 J/(モル·K) |
標準生成エンタルピー (Δ f H ⦵ 298 ) |
−1059 kJ/モル |
| 危険 | |
| 致死量または濃度（LD、LC）： | |
LD 50 (平均投与量)
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2330 mg/kg（ラット、経口） |
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。
インフォボックス参照
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メタホウ酸ナトリウムは、化学式NaBO 2で表されるナトリウム、ホウ素、酸素の化合物です。[3]しかし、メタホウ酸イオンは無水固体では三量体であるため、より正確な化学式はNa 3 B 3 O 6または(Na + ) 3 [B 3 O 6 ] 3−です。この化学式は、ナトリウムとホウ素の主な酸化物との関係を強調するために、 Na 2 O·B 2 O 3と書くこともできます。[2]この名前は、さまざまなnの値に対して化学式NaBO 2 · n H 2 Oと書くことができるいくつかの水和物にも適用されます。
無水物と水和物は無色の結晶性固体である。無水物は吸湿性がある。[4]
水和物と溶解度
以下の水和物は、様々な温度範囲で適切な組成の溶液から結晶化する：[5]
- 四水和物NaBO 2 ·4H 2 O -6 ～ 53.6 °C
- 二水和物NaBO 2 ·2H 2 O 53.6 °Cから105 °C
- 半水和物NaBO 2 ·0.5H 2 Oを105℃から沸点まで加熱する。
一水和物NaBO 2 ·H 2 Oに関する初期の報告は確認されていない。[5]
構造
無水
固体の無水メタホウ酸ナトリウムは、空間群を持つ六方晶系です。実際には、化学式[B 3 O 6 ] 3−の六員環を含み、交互に並んだホウ素原子と酸素原子で構成され、各ホウ素原子には負に帯電した酸素原子が1つずつ結合しています。[6] [1] 9個の原子はすべて平面上にあります。[4] 6個の酸素原子は、異なるB–O結合長を持つ2つの異なる構造部位に均等に分割されています：B–O（外部）128.0 pmおよびB–O（ブリッジ）143.3 pm。[6]密度は2.348 ± 0.005 g / cm 3です。[4]六角セルのおおよその寸法は、a = 1275 pm、c = 733 pmです。[4]しかし、真の単位格子は菱面体であり、その大きさは、r = 776 pm、α = 110.6°、Z = 6（5.98）分子KB0である[4 ]
二水和物
二水和物NaBO 2 ·2H 2 O は三斜晶系で結晶化するが、ほぼ単斜晶系で、α と γ は両方とも 90° に非常に近い。セルパラメータは、a = 678 pm、b = 1058A pm、c = 588 pm、α = 91.5°、β = 22.5°、γ = 89°、Z = 4、密度 1.905 g/cm 3 である。25 °C および波長 589.3 nmでの屈折率は、α = 1.439、β = 1.473、γ = 1.484 である。分散は強く、赤の方が紫よりも大きい。[7]
二水和物と半水和物の間の転移温度は54℃である。しかし、結晶性二水和物は106℃から110℃までは準安定状態を保ち、それ以上の温度ではゆっくりと変化する。[7]
蒸気
900 °C から 1400 °C に加熱した無水メタホウ酸ナトリウムの蒸気の赤外線分光法では、 NaBO 2という化学式を持つ孤立したクラスターと、その二量体がほとんどであることが示された。[8] Akishin と Spiridonov による電子回折研究では、線状アニオンO=B−O −と 90-110° の角度B− O−Naを持つ構造O=B −O−Na が示された。原子間距離は、O=B : 120 pm、B−O : 136 pm、O−Na : 214 pmである[9]
準備
メタホウ酸ナトリウムは炭酸ナトリウムと酸化ホウ素 B 2 O 3 [1] [4]またはホウ砂Na 2 B 4 O 7を溶融して製造されます。この化合物を作成する別の方法は、ホウ砂と水酸化ナトリウムを700 °Cで溶融することです。
- B 2 O 3 + 2 NaOH → 2 NaBO 2 + H 2 O
メタホウ酸ナトリウムの沸点（1434℃）は、酸化ホウ素（1860℃）やホウ砂（1575℃）よりも低い。実際、メタホウ酸塩は組成変化なしに沸騰するが、ホウ砂はわずかに過剰な酸化ナトリウムNa2Oを含むメタホウ酸ナトリウムの蒸気を放出する。 [ 2 ]
無水塩は、四ホウ酸塩を真空中で270℃に加熱することによっても調製できる。[10]
工業的には行われていないが、適切な触媒を用いて水素化ホウ素ナトリウムNa[BH 4 ]を加水分解すると、メタホウ酸ナトリウムと水素ガスが得られる：[11]
反応
水で
メタホウ酸ナトリウムを水に溶かすと、陰イオンは2つの水分子と結合してテトラヒドロキシホウ酸陰イオン[B(OH) 4 ] -を形成する。[11]
電気化学的ホウ砂への変換
20% [明確化が必要] NaBO 2 ·4H 2 Oの濃縮水溶液を陰イオン交換膜と不活性陽極 (金、パラジウム、ホウ素添加ダイヤモンドなど)で電気分解すると、メタホウ酸アニオンが四ホウ酸B 4 Oに変換されます。 2−7後者のナトリウム塩（ホウ砂）は白い粉末として沈殿する。[12]
- ボ2−2+ 2 OH − → B 4 O2−7+ H 2 O + 4 e − [説明が必要]
水素化ホウ素ナトリウムへの還元
メタホウ酸ナトリウムは、高温高圧下での様々な還元剤との反応[12]や、室温でのボールミル粉砕による水素化マグネシウム MgH 2との反応、続いてイソプロピルアミンによるNa[BH 4 ]の抽出など、いくつかの方法で水素化ホウ素ナトリウムに変換することができます。[13] [10]
- NaBO 2 + 2 MgH 2 → Na[BH 4 ] + 2 MgO
もう一つの方法は、高濃度メタホウ酸ナトリウム溶液の電解還元である[10]。
- ボ−2+ 6 H 2 O + 8 e − → [BH 4 ] − + 8 OH −
しかし、この方法は水酸化物の還元と競合するため効率的ではありません。
- 4 OH − → 2 H 2 O + O 2 + 4 e −
ナノ濾過膜は、ボロヒドリドとメタホウ酸塩を効果的に分離することができる。[11]
アルコールとの反応
無水メタホウ酸ナトリウムをメタノールで還流すると、対応するテトラメトキシホウ酸ナトリウム（融点：253-258℃、CAS番号：18024-69-6 [14]）が得られる。[15]
- ナトリウム+ BO−2+ 4 CH 3 OH → Na + [B(OCH 3 ) 4 ] − + 2 H 2 O
エタノールとの類似の反応ではテトラエトキシホウ酸ナトリウムが得られる。[15]
用途
メタホウ酸ナトリウムの現在の用途および提案されている用途は次のとおりです。
参照
参考文献
- ^ abc ファン、スーミエン (1938)。 「メタホウ酸ナトリウム Na 3 (B 3 O 6 )の結晶構造」。結晶写真の時代 - 結晶材料。99 (1-6): 1-8。土井：10.1524/zkri.1938.99.1.1。
- ^ abc Cole, Sandford S.; Taylor, Nelson W. (1935). 「システム Na 2 O-B 2 O 3 、IV 1150°C から 1400° Cの間の酸化ホウ素、メタホウ酸ナトリウム、および二ホウ酸ナトリウムの蒸気圧」アメリカセラミックス協会誌。18 (1–12): 82–85. doi :10.1111/j.1151-2916.1935.tb19358.x.
- ^ 「メタホウ酸ナトリウム」Chemisterウェブサイトの物質ページ。2022年6月28日にアクセス。
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{{cite journal}}: CS1 メンテナンス: DOI は 2024 年 11 月時点で非アクティブです (リンク) - ^ Akishin, PA; Spiridonov, VP ( 1962). 「蒸気状態のLiBO2およびNaBO2メタホウ酸塩分子の構造に関する電子回折研究」構造化学ジャーナル。3 (3): 251–253。doi :10.1007/BF01151477。
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