偏硼酸

化合物

偏硼酸(英語:Metaboric acid)是一類具有相同實驗式HBO2無機化合物的名稱,[1]分子結構不同。它們是由硼酸脫水分解形成的無色水溶性固體。

偏硼酸
IUPAC名
Oxoborinic acid
識別
CAS號 13460-51-0  ☒N
PubChem 24492
ChemSpider 22900
SMILES
 
  • O=BO
Gmelin 121829
EINECS 236-659-8
性質
化學式 H3B3O6
摩爾質量 131.45 g·mol−1
外觀 白色固體
密度 1.784 g cm−3
熔點 176 °C(449 K)
pKa 9.236
危險性
GHS危險性符號
《全球化學品統一分類和標籤制度》(簡稱「GHS」)中有害物質的標籤圖案
GHS提示詞 warning
H-術語 H315, H319, H335
P-術語 P261, P305+351+338
若非註明,所有數據均出自標準狀態(25 ℃,100 kPa)下。

結構

偏硼酸的主要型態有:

  • 變體III,或稱三聚體。分子式為H
    3
    B
    3
    O
    6
    該分子具有C3h對稱性,核心為六元環,硼和氧原子交替排列,硼上連接有-OH基團。晶體結構是具有片狀結構的正交晶系,類似於硼酸[2]它是通過在80-100 °C下加熱硼酸而失水得到的:[2]
3 B(OH)
3
→ (BOH)
3
O
3
+ 3 H
2
O
  • 變體II。結構與變體III相似的聚合物,不同之處在於環是相連的,且1/3的硼中心是四面體。其分子式為HO[–B(BOH)
    2
    O
    3
    O–]
    n
    H,晶體結構為單斜晶系[3]這種型態具有更高熔點(201°C)和密度(2.045g/cm3)。它是通過在密封的安瓿中在130-140 °C下加熱三聚體得到(防止脫水),正交偏硼酸轉化為單斜晶型(II):[3]
 
斜方晶系向單斜晶系偏硼酸的轉化。
  • 立方晶型。[4]它是一種白色固體,僅微溶於水,熔點約為236 °C。它是通過將變體II或III加熱到140 °C以上得到的。[4]

反應

當加熱到約170 °C以上時,偏硼酸會脫水,形成四硼酸,也稱為焦硼酸 (H2B4O7):[5][6]

4 HBO2 → H2B4O7 + H2O

偏硼酸鹽

偏硼酸鹽是BO2的衍生物。與偏硼酸一樣,偏硼酸鹽具有不同的結構。如偏硼酸鈉和偏硼酸鉀,它們是由含有環狀B3O63−離子的正交偏硼酸去質子化形成的鹽,以及含有鏈狀聚合離子(BO2)n的偏硼酸鈣Ca(BO2)2[1]

參考資料

  1. ^ 1.0 1.1 Greenwood, N. N.; & Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements (2nd Edn.), Oxford:Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-3365-4.
  2. ^ 2.0 2.1 H. J. Becher "Metaboric Acid" Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2nd Ed. Edited by G. Brauer, Academic Press, 1963, NY. Vol. 1. p. 791.
  3. ^ 3.0 3.1 W. H. Zachariasen "The crystal structure of monoclinic metaboric acid" Acta Crystallogr. 1963, vol. 16, pp. 385-389. doi:10.1107/S0365110X6300102X
  4. ^ 4.0 4.1 Freyhardt, C. C.; Wiebcke, M.; Felsche, J. The monoclinic and cubic phases of metaboric acid (precise redeterminations). Acta Crystallogr C. 2000, 56 (3): 276–278. PMID 10777918. doi:10.1107/S0108270199016042 . 
  5. ^ Gurwinder Kaur, Shagun Kainth, Rohit Kumar, Piyush Sharma and O. P. Pandey (2021): "Reaction kinetics during non-isothermal solid-state synthesis of boron trioxide via boric acid dehydration." Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis, volume 134, pages 347–359. doi:10.1007/s11144-021-02084-8
  6. ^ Siavash Aghili, Masoud Panjepour, and Mahmood Meratian (2018): "Kinetic analysis of formation of boron trioxide from thermal decomposition of boric acid under non-isothermal conditions." Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, volume 131, pages 2443–2455. doi:10.1007/s10973-017-6740-3