查看“︁三氧化二硼”︁的源代码

{{Redirect2|氧化硼|硼的其他氧化物|一氧化二硼}}
{{Chembox
| ImageFile = Kristallstruktur Bortrioxid.png
| Image name = α-B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 的晶体结构
| OtherNames = 三氧化二硼、硼酸酐、硼酐
|Section1={{Chembox Identifiers
| ChemSpiderID_Ref = {{chemspidercite|correct|chemspider}}
| ChemSpiderID = 452485
| InChI = 1/B2O3/c3-1-5-2-4
| ChEBI_Ref = {{ebicite|correct|EBI}}
| ChEBI = 30163
| SMILES = O=BOB=O
| InChIKey = JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYAI
| StdInChI_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}
| StdInChI = 1S/B2O3/c3-1-5-2-4
| StdInChIKey_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}
| StdInChIKey = JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N
| CASNo_Ref = {{cascite|correct|CAS}}
| CASNo = 1303-86-2
| PubChem = 518682
| RTECS = ED7900000
| EINECS = 215-125-8
}}
|Section2 = {{Chembox Properties
|   Formula = B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
|   MolarMass = 69.6182 
|   Appearance = 白色蜡状固体
|   Density = 2.460 g/cm<sup>3</sup> (液态)<br />
2.55 g/cm<sup>3</sup> ([[三方晶系|三方]])<br />
3.11–3.146 g/cm<sup>3</sup> ([[单斜晶系|单斜]])
|   MeltingPt = 450&nbsp;°C
|   BoilingPt = 1680&nbsp;°C
|   Solubility = 2.2 g/100 mL
|   SolubleOther = 在[[甲醇]]中部分可溶
|   pKa = ~ 4
  }}
| Section7 = {{Chembox Hazards
|   EUClass = Repr. Cat. 2
|   MainHazards = 
|   FlashPt = 
|   Autoignition = 
|   LD50 = 3150 mg/kg （小鼠口服）
  }}
| Section8 = {{Chembox Related
|   OtherAnions=[[硫化硼]]<br />[[硒化硼]]<br />[[碲化硼]]
|   OtherCations=[[氧化鋁]]<br />[[氧化鎵]]<br />[[氧化銦]]<br />[[氧化鉈]]
|   OtherCpds=[[一氧化二硼]]
  }}
}}

'''三氧化二硼'''（[[化学式]]：{{化學式|硼|2|氧|3|link=}}）又称'''氧化硼'''，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。它是已知的最难结晶的物质之一。

== 结构 ==
玻璃状氧化硼（g-B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>）很可能是一种由许多三角形BO<sub>3</sub>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B<sub>3</sub>O<sub>3</sub>占优势。该六元环中，硼原子为三配位，氧原子为二配位。<ref>Eckert, H. Prog. ''NMR Spectrosc.'', 24 (1992) 159-293.</ref><ref>S.-J. Hwang, C. Femandez, J.P. Amoureux, J. Cho, S.W. Martin & M. Pruski. "Quantitative study of the short range order in B,O, and B,S, by MAS and two-dimensional triple-quantum MAS <sup>11</sup>B NMR" [http://dx.doi.org/10.1016/S0926-2040(96)01280-5 ''Solid State Nuclear Magnetic Resonance'' 8 (1997) 109-121]</ref>该玻璃体在325－450&nbsp;°C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&nbsp;°C时会产生有极性的－B＝O基。高于1000&nbsp;°C时，氧化硼蒸气则全部由B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>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&nbsp;°C范围内结晶，可以形成普通的[[六方晶系]]氧化硼（α-B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>），其结构（见右图）<ref>G.E. Gurr, P.W. Montgomery, C.D. Knutson, B.T.Gorres "The Crystal Structure of Trigonal Diboron Trioxide" [http://dx.doi.org/10.1107/S0567740870003369 Acta Cryst. B26 (1970) 906-915]</ref>几乎全部由三角形的BO<sub>3</sub>单元组成。

在22000atm和400&nbsp;°C时，α-B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>转变为高温高压型的[[单斜晶系|单斜晶体]]β-B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>。<ref>V. V. Brazhkin et al. "Structural transformations in liquid, crystalline and glassy B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> under high pressure" [http://www.jetpletters.ac.ru/ps/47/article_679.ps JETPh Lett. 78 (2003) 845] {{Wayback|url=http://www.jetpletters.ac.ru/ps/47/article_679.ps |date=20110929223226 }}</ref>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-B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>也可以由液态氧化硼在40000atm和600&nbsp;°C时结晶得到。

β-B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>的[[体积模量]]很大（K = 180 GPa）。g-B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和β-B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>的[[维氏硬度]]分别为1.5GPa和16GPa。<ref name=hardness>V. A. Mukhanov, O. O. Kurakevich, and V. L. Solozhenko "On the Hardness of Boron (III) Oxide" [http://dx.doi.org/10.3103/S1063457608010097Journal of Superhard Materials 30 (2008) 71]</ref>

== 制备 ==
虽然硼在空气和氧气中燃烧都可以直接产生三氧化二硼，但三氧化二硼主要是通过[[硼酸]][[脱水]]制取的。在200－400&nbsp;°C对硼酸真空脱水，可以得到非常干燥的三氧化二硼。如果在大气中脱水，即使加热到1000&nbsp;°C，也很难去除最后剩下的痕量水。
:<math>\rm H_3BO_3\rightarrow HBO_2+H_2O\,</math>
:<math>\rm 2HBO_2\rightarrow B_2O_3+H_2O\,</math>

硼酸则可通过[[硼砂]]和[[硫酸]]共热反应制取。<ref>Pradyot Patnaik. ''Handbook of Inorganic Chemicals''. McGraw-Hill, 2002, ISBN 0-07-049439-8</ref><ref name=hardness/>

== 化学性质 ==
氧化硼是[[酸性氧化物]]，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）。这是[[硼砂珠试验]]定性鉴别金属的原理。例如：
:<math>\rm CuO+B_2O_3\rightarrow Cu(BO_2)_2\,</math>（蓝色）
:<math>\rm Fe_2O_3+3B_2O_3\rightarrow 2Fe(BO_2)_3\,</math>（黄色）

氧化硼可以被[[碱金属]]、[[铝]]和[[镁]]还原为单质[[硼]]：
:<math>\rm B_2O_3+3Mg\rightarrow 2B+3MgO\,</math>

反应后用[[盐酸]]处理反应混合物，MgO、B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和Mg溶于盐酸，过滤后得到粗硼。氧化硼在高温时不能为[[碳]]还原（高温下可以形成[[碳化硼]]）。高温下氧化硼与碳和[[氯气]]反应，可以得到[[三氯化硼]]：
:<math>\rm B_2O_3+3C+3Cl_2\rightarrow 2BCl_3+3CO\,</math>

600&nbsp;°C时，氧化硼与[[氨]]反应可以得到[[氮化硼]]（BN），与[[氢化钙]]反应则得到[[六硼化钙]]（CaB<sub>6</sub>）。

氧化硼是[[硼酸]]的[[酸酐]]，溶于水时会放出大量热生成[[偏硼酸]]和[[硼酸]]：
:<math>\rm B_2O_3(s)+H_2O(g)\rightarrow 2HBO_2(g)\,</math>， <math>\rm \Delta H^o=-199.2kJ/mol\,</math>
:<math>\rm B_2O_3+3H_2O\rightarrow 2H_3BO_3\,</math>

== 应用 ==
氧化硼可以用作：
* 制取其他硼化合物（如[[碳化硼]]）的原料；
* 制造{{Link-en|硼矽酸鹽玻璃|Borosilicate glass}}的原料；
* 有机合成中的酸性催化剂；
* [[搪瓷]]、[[陶瓷]]釉料的助熔剂；
* [[玻璃纤维]]生产过程中的添加剂；
* 制造化合物[[半导体]]（如[[砷化镓]]、[[磷化镓]]、[[砷化铟]]）时的[[液封剂]]等。

== 参见 ==
* [[硼酸]]
* [[一氧化二硼]]
* [[低氧化硼]]

== 参考资料 ==
{{reflist}}

{{氧化物}}
{{Authority control}}
[[Category:硼化合物]]
[[Category:氧化物]]
[[Category:酸性氧化物]]