Bortrioxid

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP), ggf. erweitert
08 – Gesundheitsgefährdend
Gefahr
H- und P-Sätze H: Kann die Fruchtbarkeit beeinträchtigen. Kann das Kind im Mutterleib schädigen.
P:
  • Vor Gebrauch besondere Anweisungen einholen.
  • Bei Exposition oder falls betroffen: Ärztlichen Rat Einholen / ärztliche Hilfe hinzuziehen.
Zulassungsverfahren unter REACH besonders besorgniserregend: fortpflanzungsgefährdend (CMR)
MAK Schweiz: 10 mg·m−3 (gemessen als einatembarer Staub)
Toxikologische Daten 3163 mg/kg (LD50Maus, oral)

Bortrioxid oder Dibortrioxid ist eine chemische Verbindung der Elemente Bor und Sauerstoff mit der Summenformel B2O3.

Kristallstruktur
Kristallstruktur von Bortrioxid
__ B3+      __ O2−
Allgemeines
Name Bortrioxid
Andere Namen
  • Dibortrioxid
  • Borsesquioxid
  • Borsäureanhydrid
  • Borsäureglas
  • Bor(III)-oxid
Verhältnisformel B2O3
Kurzbeschreibung farblose, hygroskopische Masse
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 1303-86-2
EG-Nummer 215-125-8
ECHA-InfoCard 100.013.751
PubChem 518682
ChemSpider 452485
Eigenschaften
Molare Masse 69,62 g/mol
Aggregatzustand fest
Dichte 2,56 g/cm3 (kristallin)
1,83 g/cm3 (amorph)
Schmelzpunkt 475 °C (kristallin)
Siedepunkt 2250 °C
Löslichkeit wenig in Wasser (36 g/l bei 25 °C)
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0 −1273,5(14) kJ/mol

Geschichte

Bortrioxid war Ausgangspunkt zur ersten Darstellung von Bor. Im Jahre 1808 gelang den französischen Chemikern Joseph Louis Gay-Lussac und Louis Jacques Thénard erstmals die Darstellung von unreinem Bor aus Bortrioxid durch Reduktion mit Kalium. Das erste hochreine Bor wurde dann im Jahre 1909 von dem amerikanischen Chemiker W. Weintraub durch die Reduktion von gasförmigem Bortrioxid mit Wasserstoff im Lichtbogen gewonnen.

Gewinnung und Darstellung

Glüht man Borsäure, so erhält man eine farblose, glasig-amorphe Masse (Boroxidglas), die schwierig zu kristallisieren ist:

{\displaystyle \mathrm {2\ H_{3}BO_{3}+190,5\ kJ\rightleftharpoons B_{2}O_{3}+3\ H_{2}O} }

Durch langsame Dehydratisierung von Borsäure bei 150–250 °C kann kristallines Bortrioxid hergestellt werden.

Im Jahr 2007 wurden weltweit etwa 3,8 Millionen Tonnen Bortrioxid produziert. Hauptproduzenten sind die Türkei, Argentinien und Chile.

Eigenschaften

Bortrioxid reagiert sauer und bildet Borsäure bei Kontakt mit Wasser. Sowohl die amorphe als auch die kristalline Form sind hygroskopisch. Bei Reduktion mit Magnesium, Kalium, Wasserstoff und anderen entsteht Bor.

{\displaystyle \mathrm {B_{2}O_{3}+3\ Mg\rightleftharpoons 2\ B+3\ MgO\ \ \Delta H=-533kJ} }

Bortrioxid (α-Bortrioxid) kristallisiert trigonal in der Raumgruppe P3121 (Raumgruppen-Nr. 152) bzw. P3221 (Nr. 154) mit den Gitterparametern a = 434 pm und c = 834 pm sowie sechs Formeleinheiten pro Elementarzelle. In der Kristallstruktur ist jedes Boratom von je drei Sauerstoffatomen planar umgeben, die einzelnen [BO3]3−-Einheiten sind über alle drei Sauerstoffatome jeweils mit benachbarten Boratomen verbunden, wodurch sich ein dreidimensionales Netzwerk ergibt. Dieses Netzwerk lässt sich mit der Niggli-Formel {\displaystyle \mathrm {{}_{\infty }^{3}\lbrace [BO_{3/2}^{e}]} \rbrace } beschreiben, wodurch sich ein Bor-Sauerstoff-Verhältnis von 1:1,5 bzw. 2:3 ergibt, was sich in der chemischen Formel B2O3 widerspiegelt. Bei der Verbindung B2O3 handelt es sich korrekt betrachtet damit nicht um ein Trioxid, sondern um ein Sesquioxid.

Neben der α-Form und der amorphen Form existiert auch eine Hochtemperaturvariante (β-Bortrioxid).

Bortrioxid wird aufgrund seiner Reproduktionstoxizität seit Juni 2012 als „Substance of Very High Concern“ (deutsch: „Besonders besorgniserregende Stoffe“) eingestuft.

Verwendung

Bortrioxid ist ein Ausgangsstoff zur Herstellung weiterer Borverbindungen (z.B. reinem Bor, Borkarbid, Borsäuretrimethylester durch Auflösung in Methanol, Diboran durch Hydrierung). Praktische Verwendung findet es als Flussmittel bzw. Bestandteil (Borsilikatglas, Borphosphatglas) in Emails und Gläsern. In heißgepresster Bornitrid-Keramik vermag es in Mengen von 2–6 % als Bindemittel zu fungieren. Bortrioxid wird unter anderem auch als Feuerlöschmittel bei Bränden von Metall eingesetzt.

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Basierend auf einem Artikel in: Wikipedia.de
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Datum der letzten Änderung: Jena, den: 19.02. 2022