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삼산화붕소B2O3, CAS 1303-86-2의 화학식을 갖는 무기 물질입니다. 무색의 유리질 결정 또는 분말이다. 단단하고 바삭하며 표면은 기름지고 맛이 없습니다. 열적으로 안정적입니다. 백열에서는 탄소에 의해 환원되지 않으나 알칼리금속, 마그네슘, 알루미늄은 단량체 붕소로 환원될 수 있다. 약 600도에서는 매우 점성이 있는 액체가 됩니다. 무수붕산은 공기 중의 물을 강하게 흡수하여 붕산을 형성할 수 있습니다. 산, 에탄올 및 뜨거운 물에 용해되고 냉수에는 약간 용해됩니다. 여러 금속 산화물과 결합하여 독특한 색상의 붕소 유리를 형성할 수 있습니다. 알칼리 금속, 구리, 은, 납, 비소, 안티몬, 산화비스무트와 완전히 섞일 수 있습니다. 결정질은 물을 흡수하기가 매우 쉽고 수분 흡수 후에는 탁해집니다. 알코올에도 용해될 수 있습니다. 온도가 낮을 때 H3BO3를 탈수시켜 결정을 얻을 수 있다. 결정은 밀도가 1.805g/cm이고 녹는점이 450도인 bo4 사면체 구조 단위를 포함합니다. 유리질의 두께는 1.795g/cm로 온도가 올라가면 점차 부드러워지고, 적열에 이르면 액체가 되며 끓는점은 1500도이다. 붕소는 또한 산소와 직접 결합하여 B2O3를 얻습니다. 규산염 분해용 플럭스, 반도체 소재의 도펀트, 유기합성의 산촉매, 도료의 내화첨가제, 원소 붕소 및 각종 붕화물 제조 원료로 널리 사용됩니다.
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화학식 |
B2O3 |
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정확한 질량 |
70 |
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분자량 |
70 |
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m/z |
70 (100.0%), 69 (49.7%), 68 (6.2%) |
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원소분석 |
B, 31.06; O, 68.94 |
삼산화붕소독특한 구조적 형태로 인해 광학유리로 사용됩니다. 구조 원리는 유리질(g-b2o3)이 공유 산소 원자를 통해 많은 삼각형 BO3 단위가 질서정연하게 연결되어 형성된 네트워크 구조일 가능성이 높으며, 여기서 붕소 산소 상 6-원 고리 b3o3가 지배적입니다. 붕소 원자는 6-원 고리에서 3배위되고, 산소 원자는 2배위됩니다. 유리는 325{15}}450°C에서 부드러워지고 가열에 따라 밀도가 변합니다. 가열하면 유리의 산화붕소 구조의 무질서 정도가 증가합니다. 온도가 450°C를 초과하면 극성 -b=o 염기가 생성됩니다.
온도가 1000℃보다 높을 때 증기는 B2O3 단량체로 구성되며 그 구조는 각진 o=b-o-b=o입니다. 일반적인 육각형 산화붕소는 상압(- B2O3) 하에서 200-250℃ 범위의 액체를 결정화하여 형성될 수 있으며, 그 구조는 거의 완전히 삼각형 BO3 단위입니다. 22000atm 및 400°C에서 - B2O3가 고온 고압-형 B2O3의 단사정 결정으로 변환됩니다. 변형 과정은 고압에서 석영이 코에사이트로 변하는 과정과 유사합니다. 또한, - B2O3는 40000 ATM에서 액체를 결정화하여 얻을 수도 있으며, 600℃. - B2O3는 큰 벌크 모듈러스(k=180 GPA)를 갖습니다. G-b2o3 및 - B2O3의 비커스 경도는 각각 1.5gpa 및 16gpa입니다.
산화 붕소(g-B2O3)와 같은 유리는 공유 산소 원자를 통해 질서정연하게 연결된 많은 삼각형 BO3 단위로 구성된 네트워크 구조일 가능성이 높으며, 붕소 산소 상이 지배하는 육각형 고리 B3O3가 있습니다. 이 6원 고리에서는 붕소 원자가 3배위되고 산소 원자가 2배위됩니다. 유리 본체는 325{12}}450도에서 부드러워지며 밀도는 가열 조건에 따라 달라집니다. 가열되면 유리의 산화붕소 구조의 불규칙성이 증가합니다. 온도가 450도를 초과하면 극성 - B=O 그룹이 생성됩니다. 온도가 1000도 이상일 때 산화붕소 증기는 전적으로 B2O3 단량체로 구성되며 그 구조는 각진 O=B-OB=O입니다.
상압에서 액체 산화붕소는 200-250도 범위 내에서 결정화되어 일반적인 육각형 산화붕소(-B2O3)를 형성할 수 있으며, 그 구조는 거의 대부분 삼각형 BO3 단위로 구성됩니다.
22000 atm 및 400도에서 - B2O3는 고온-고압의 단사정계 결정 - B2O3으로 변환됩니다. 변환 과정은 고압 하에서 석영이 코에사이트로 변환되는 것과 유사합니다. 또한, - B2O3는 40000 atm, 600 ℃에서 액체 산화붕소를 결정화하여 얻을 수도 있습니다.
- B2O3의 체적 탄성률은 매우 큽니다(K=180GPa). g-B2O3 및 - B2O3의 비커스 경도는 각각 1.5 GPa 및 16 GPa입니다.
산화붕소의 화학적 성질은 다음과 같습니다. 이는 용해 시 많은 알칼리성 금속 산화물을 용해시켜 유리질의 붕산염 및 특징적인 색상을 갖는 대사붕산염(유리)을 형성할 수 있는 산성 산화물입니다. 이것이 붕사 비드 테스트를 통한 금속의 정성 식별 원리입니다. 알칼리 금속, 알루미늄, 마그네슘에 의해 단순 붕소로 환원될 수 있습니다. 반응 후, 반응 혼합물을 염산으로 처리하고, MgO, B2O3, Mg를 염산에 용해시키고, 여과하여 조붕소를 얻었다. 고온에서는 탄소에 의해 환원될 수 없습니다(탄화붕소는 고온에서 형성될 수 있습니다). 삼염화붕소는 고온에서 탄소 및 염소와 반응하여 얻을 수 있습니다. 600℃에서 암모니아와 반응하여 질화붕소(BN)를 얻고, 수소화칼슘을 얻어 육붕화칼슘(CaB6)을 얻는다. 그것은 붕산의 무수물이다. 물에 용해되면 많은 양의 열을 방출하여 메타붕산과 붕산을 형성합니다.
산화붕소 또는 무수붕소라고도 알려진 삼산화붕소는 안정적인 화학적 특성, 높은 융점, 우수한 화학적 불활성 및 흡습성을 지닌 무기 화합물입니다. 다양한 산업분야와 일상생활에서 중요한 역할을 하고 있습니다.
1. 특수유리 제조
다양한 종류의 특수유리를 제조하는 핵심원료입니다. 다양한 산화물과 결합하여 붕소 유리, 광학 유리, 내열{1}}유리, 기구용 유리, 독특한 색상의 유리 섬유를 생산할 수 있습니다. 예를 들어, 실험실에서 일반적으로 사용되는 내열{3}}유리(예: Pyrex)에는 삼산화붕소가 함유되어 있는데, 이는 내열성과 화학적 안정성이 뛰어나고 고온 및 화학적 부식에 견딜 수 있어 과학 연구 및 산업 분야에서 널리 사용됩니다.
2. 유리 성능 향상
유리 제조 공정에서 유리의 열팽창 계수를 크게 줄이고 유리의 점도를 조정하며 화학적 안정성을 향상시킬 수 있습니다. 이러한 성능 향상으로 인해 유리 제품의 내구성이 더욱 향상되고 다양한 사용 환경에 적응할 수 있게 되었습니다. 예를 들어, 건축용 유리에 삼산화붕소를 첨가하면 열충격 저항성을 향상시키고 온도 변화로 인한 균열 위험을 줄일 수 있습니다.
3. 빛 보호 재료
필터 유리와 같은 차광 재료를 제조하는 데에도 사용할 수 있습니다. 이러한 소재는 특정 파장의 빛을 선택적으로 흡수하거나 반사하여 유해한 빛으로부터 사람의 눈이나 장치를 보호할 수 있습니다.
1. 세라믹 유약 원료
도자기 유약의 중요한 원료 중 하나입니다. 도자기 유약은 세라믹 제품의 표면을 덮는 유리 층으로 세라믹 제품의 심미성과 내구성을 향상시킬 수 있습니다. 이를 첨가하면 도자기 유약의 융점과 점도를 조정할 수 있어 세라믹 제품의 소성 공정에 더 적합합니다.
2. 세라믹 첨가제
세라믹 제조 공정에서 세라믹 제품의 성능을 향상시키기 위한 첨가제로도 사용할 수 있습니다. 예를 들어 세라믹의 밀도와 경도를 향상시키고 내마모성과 내식성을 향상시킬 수 있습니다.
야금 산업
1. 합금강 생산
야금 산업에서는 합금강 생산에 사용됩니다. 철 및 기타 금속 원소와 합금을 형성하여 강철의 특성을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 첨가하면 강철의 경도, 내마모성, 내식성이 향상되어 수명이 연장됩니다.
2. 고에너지 연료 생산
이는 또한 고에너지 연료 생산에도 사용될 수 있습니다.- 다른 화합물과 반응하여 고{2}}에너지 연료 구성 요소를 생성하여 로켓 및 미사일과 같은 첨단 기술 분야에 전력 지원을 제공할 수 있습니다.
1. 도핑제
반도체 산업에서 중요한 역할을 하며, 반도체 재료의 전기적 특성을 향상시키기 위한 도펀트로 널리 사용됩니다. 삼산화붕소의 도핑량과 도핑 방법을 정밀하게 제어함으로써 전도도 유형, 캐리어 농도, 반도체 재료의 이동도 등 주요 매개변수를 조정하여 다양한 반도체 장치의 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
2. 에피택셜 및 확산 공정
반도체 생산 공정에서는 에피택셜 및 확산 공정에도 사용됩니다. 에피택시(Epitaxy)는 단결정 기판 위에 단결정 박막을 성장시키는 기술이고, 확산(Diffusion)은 열처리를 통해 반도체 소재에 불순물을 확산시키는 공정이다. 고순도 시약인 삼산화붕소는 안정적인 도핑 소스를 제공하여 에피택시 및 확산 공정의 원활한 진행을 보장할 수 있습니다.
유기합성
1. 촉매
특정 화학 반응을 촉진하기 위해 유기 합성의 촉매제로 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 에스테르화, 에테르화, 축합 및 기타 반응을 촉진하여 반응 속도와 수율을 향상시킬 수 있습니다. 삼산화붕소 촉매는 높은 활성, 우수한 선택성, 쉬운 회수 및 재사용이라는 장점을 갖고 있으며 유기 합성 분야에서 폭넓은 응용 전망을 가지고 있습니다.
2. 반응 중간체
일부 유기 합성 반응에서는 반응 중간체로도 사용할 수 있습니다. 유기화합물과 반응하여 특정 구조의 중간생성물을 생성하고 이를 통해 목적하는 유기화합물을 합성할 수 있습니다. 이 적용 방법은 유기 합성 분야에서 삼산화붕소의 사용을 확대합니다.
1. 대기압법
가열 주전자에 붕산을 넣고 온도를 올린 후 천천히 붕산의 탈수를 진행합니다. 온도가 107.5도까지 올라가면 메타붕산(HBO2)이 되고, 150~160도까지 올라가면 사붕산(H2B4O7)이 됩니다. 온도가 650도 이상이면 용융물에서 거품이 많이 생성됩니다. 마지막으로 온도는 800~1000도를 유지하며 재료가 붉게 변하고 더 이상 거품이 없을 때까지 연소 및 탈수됩니다. 용융물의 상대 밀도는 1.52입니다. 이 시점에서 와이어 드로잉 기계를 시작하고 와이어 드로잉을 위해 온도를 700-900도 사이로 제어합니다. 그런 다음 절단기를 사용하여 와이어 드로잉 기계에서 산화붕소 와이어를 절단하고 포장하여 완성된 산화붕소 제품을 얻습니다. 반응식은 다음과 같다:
2H3B03→B₂03+3H20
2. 진공 방식
스테인리스 접시에 붕산을 넣고 오븐에서 1.5시간 구운 후, 온도를 150도로 올려 4시간 동안 가열합니다. 가열하는 동안에는 자주 뒤집어 주어야 균일한 탈수가 가능합니다. 그런 다음 재료를 제거하고 식힌 다음 분쇄하고 진공 오븐에 넣어 밀봉한 상태로 유지합니다. 220도에서 1.5시간 가열한 후 260도로 올려 4시간 가열합니다. 이후 냉각 및 분쇄한 후 관상로에 넣고 가열온도를 280도로 조절한 후 진공하에서 4시간 동안 탈수시켜 산화붕소 생성물을 제조한다.
3. 작은 접시에 결정성 붕산을 넣는다.
장소삼산화붕소오산화인이 함유된 건조 반응기에 넣고 진공 하에서 200도까지 가열하여 완전히 탈수시킵니다. 물 진공 펌프가 제공하는 진공도는 충분하지만 진공도가 더 높은 진공 펌프를 사용하는 것이 가장 좋습니다. 온도를 200도까지 천천히 올리는 것이 중요합니다. 그렇지 않으면 붕산이 녹아 수증기의 추가 증발을 방해합니다. 사용량이 많을수록 200도에서의 가열 시간은 길어져야 하며, 완전히 탈수되기 전에 4시간 이상 유지하는 경우도 있습니다. 붕산 3g은 1시간 가열하면 충분하다. 또한, 200도를 초과하지 않는 온도를 유지하는 조건에서 붕산의 탈수는 건조한 공기 흐름에서 수행될 수 있다. 사용되는 건조 공기는 공기를 황산에 통과시킨 후 오산화인 또는 다공성 산화바륨을 통해 건조시켜 얻습니다.
FAQ
삼산화이붕소는 안전한가요?
위험! 유럽 연합에서 승인한 조화 분류 및 표시(ATP20)에 따르면 이 물질은생식능력을 손상시키고 태아에게 손상을 줄 수 있습니다..
삼산화이붕소란 무엇입니까?
삼산화붕소 또는 삼산화이붕소는화학식 B의 붕소 산화물2O 3. 무색 투명한 고체이며 거의 항상 유리질(무정형)이며 결정화하기가 매우 어렵습니다. 산화붕소 또는 보리아라고도 합니다.
삼산화이붕소는 전자레인지에 들어있나요?
삼산화이붕소는 유리와 세라믹 제조에 자주 사용됩니다.이는 유리 턴테이블이나 내부 코팅과 같은 전자레인지 내부 구성 요소의 일부일 수 있습니다.
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