偏硼酸

偏硼酸
IUPAC名
Oxoborinic acid
识别
CAS号 13460-51-0  ☒N
PubChem 24492
ChemSpider 22900
SMILES
 
  • O=BO
Gmelin 121829
EINECS 236-659-8
性质
化学式 H3B3O6
摩尔质量 131.45 g·mol−1
外观 白色固體
密度 1.784 g cm−3
熔点 176 °C（449 K）
pKa 9.236
危险性
GHS危险性符号
《全球化学品统一分类和标签制度》（简称“GHS”）中有害物质的标签图案
GHS提示词 warning
H-术语 H315, H319, H335
P-术语 P261, P305+351+338
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

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

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)
3O
3 + 3 H
2O
  • 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 可免费查阅. 
  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