氧化硼

最难结晶的物质之一

氧化硼是一种无机物，化学式为B2O3，又称三氧化二硼，是硼最主要的氧化物。它是一种白色蜡状固体，一般以无定形的状态存在，很难形成晶体，但在高强度退火后也能结晶，是已知的最难结晶的物质之一。熔融时可以溶解许多碱性的金属氧化物，生成有特征颜色的玻璃状硼酸盐和偏硼酸盐（玻璃），用于制取元素硼和精细硼化合物。也可与多种氧化物化合制成具有特征颜色的硼玻璃、光学玻璃、耐热玻璃、仪器玻璃及玻璃纤维、光线防护材料等。还可用作油漆的耐火阻烯添加剂和干燥剂。

理化性质

1、性状：无色玻璃状晶体或粉末。

2、密度（g/mL，25/4℃）： 1.812（无定形）、2.46（结晶）

3、熔点（℃）：450℃（结晶）

4、沸点（℃，常压）：1860

5、溶解性：溶于水，生成硼酸。溶于酸、碱溶液。

结构

玻璃状氧化硼（g-B2O3）很可能是一种由许多三角形BO3单元通过共用氧原子部分有序连接而成的网络结构，其中以硼氧相间的六元环B3O3占优势。该六元环中，硼原子为三配位，氧原子为二配位。该玻璃体在325－450℃时软化，其密度随受热情况而有一个变化范围。加热时，玻璃体氧化硼结构中的无序度增加。超过450℃时会产生有极性的-B=O基。高于1000℃时，氧化硼蒸气则全部由B2O3单体组成，其结构为角形的O=B-O-B=O。

常压下使液态的氧化硼在200-250℃范围内结晶，可以形成普通的六方晶系氧化硼（α-B2O3），其结构几乎全部由三角形的BO3单元组成。

在22000atm和400℃时，α-B2O3转变为高温高压型的单斜晶体β-B2O3。该转变过程类似于石英在高压下到柯石英的转化。除此之外，β-B2O3也可以由液态氧化硼在40000atm和600℃时结晶得到。

β-B2O3的体积模量很大（K=180GPa）。g-B2O3和β-B2O3的维氏硬度分别为1.5GPa和16GPa。

性质与稳定性

1、如果遵照规格使用和储存则不会分解，未有已知危险反应，避免水分、潮湿。

2、表面有滑腻感，无味。可溶于酸、乙醇、热水，微溶于冷水。对热稳定，白热时也不被碳还原，但碱金属以及镁、铝皆能使之还原成单质硼。加热至600℃时，可变成黏性很大的液体。在空气中可强烈地吸水，生成硼酸。可与若干种金属氧化物化合而形成具有特征颜色的硼玻璃，能与碱金属、铜、银、铝、砷、锑、铋的氧化物完全混溶。有毒。

3、晶状硼酸制得的三氧化二硼是一种白色、多孔、微微熔结的物质。它很容易被粉碎，不过在操作中必须排除大气中的水汽。该三氧化二硼有很高的反应性，当与水汽接触时会放出热量并发咝咝声。

制备方法

1、常压法

将硼酸送入加热釜内，升温，硼酸徐徐脱水。当温度升到107.5℃时变为偏硼酸(HBO2)，升温到150～160℃时转变为四硼酸(H2B4O7)，650℃以上则熔体产生大量泡沫，最终将温度保持在800～1000℃，灼烧脱水到物料呈红色并不再鼓泡为止。熔料相对密度为1.52。这时开启抽丝机进行抽丝，温度控制在700～900℃。然后将抽丝机上的氧化硼丝用退切机切断，包装，得氧化硼成品。其反应方程式如下：

2、真空法

将硼酸置于不锈钢盘中，放入烘箱内先烘1.5h，再升温至150℃，加热4h。加热过程中要经常翻动，使其脱水均匀。接着将物料移出，冷却，粉碎，然后置于真空烘箱中，保持密封，在220℃下加热1.5h，再升温至260℃，并加热4h。再将物料冷却、粉碎，放入管式炉中，加热温度控制在280℃，在真空下脱水4h，制得氧化硼产品。

3、将晶状的硼酸装在一只小皿中。放在装有五氧化二磷的干燥反应器中并在真空下加热至200℃使之完全脱水。水真空泵提供的真空度已够用了，但最好采用较高真空度的真空泵。重要的是温度要慢慢地升高到200℃，否则硼酸会熔结起来而妨碍水汽的进一步逸散。所用的量越大，在200℃下加热的时间应越长，有时保温达4h以上，脱水才能完全。对于3g硼酸，加热1h就够了。另外，在温度保持不超过200℃的条件下，可以在干燥空气流中进行硼酸的脱水。所用干燥空气是将空气通过硫酸，然后再通过五氧化二磷或多孔性氧化钡进行干燥而得。

应用领域

1、硅酸盐分析中测定二氧化硅和碱，吹管分析，分解硅酸盐的助熔剂。

2、用作硅酸盐分解时的助熔剂，半导体材料的掺杂剂，耐热玻璃器皿和油漆耐火添加剂。是制取元素硼和各种硼化合物的原料。

3、在冶金工业上用于合金钢的生产。

4、可用作有机合成的催化剂，高温用润滑剂的添加剂以及化学试剂等。

5、用作分析试剂，如分解样品的助熔剂，用于硼的制备。还用作半导体硅的掺杂源。高纯试剂，用于半导体生产中的外延、扩散工序。

分子结构数据

1、摩尔折射率：无可用的

2、摩尔体积（cm3/mol）：无可用的

3、等张比容（90.2K）：无可用的

4、表面张力（dyne/cm）：无可用的

5、介电常数：无可用的