Bortrioxid

Kristallstruktur
Kristallstruktur von Bortrioxid
Vorlage:Farbe B3+ 0 Vorlage:Farbe O2−
Allgemeines
Name	Bortrioxid
Andere Namen	Dibortrioxid Borsesquioxid Borsäureanhydrid Borsäureglas Bor(III)-oxid
Verhältnisformel	B2O3
Kurzbeschreibung	farblose, hygroskopische Masse<ref>Eintrag zu Bortrioxid. In: Römpp Online. Georg Thieme VerlagVorlage:Abrufdatum</ref>
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN EG-Nummer 215-125-8 ECHA-InfoCard 100.013.751 PubChem 518682 ChemSpider 452485 DrugBank Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	69,62 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	2,56 g·cm−3 (kristallin)<ref name="HoWi" /> 1,83 g·cm−3 (amorph)<ref name="HoWi">A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 1104.</ref>
Schmelzpunkt	475 °C (kristallin)<ref name="HoWi" />
Siedepunkt	2250 °C<ref name="HoWi" />
Löslichkeit	wenig in Wasser (36 g·l−1 bei 25 °C)<ref name="GESTIS">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFAVorlage:Abrufdatum (JavaScript erforderlich)</ref>
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),<ref name="CLP_100.013.751">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der Datenbank ECHA CHEM der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA)Vorlage:Abrufdatum Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.</ref> ggf. erweitert<ref name="GESTIS" /> Gefahrensymbol Gefahr H- und P-Sätze H: 360FD P: 201​‐​308+313<ref name="GESTIS" />
Zulassungs­verfahren unter REACH	besonders besorgnis­erregend: fortpflanzungs­gefährdend (CMR)<ref name="SVHC_100.013.751">Eintrag in der SVHC-Liste der Europäischen ChemikalienagenturVorlage:Abrufdatum</ref>
MAK	Schweiz: 10 mg·m−3 (gemessen als einatembarer Staub)<ref>Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Suva): Grenzwerte – Aktuelle MAK- und BAT-Werte (Suche nach 1303-86-2 bzw. Bortrioxid)Vorlage:Abrufdatum</ref>
Toxikologische Daten	3163 mg·kg−1 (LD50, Maus, oral)<ref name="alfa">Datenblatt Vorlage:Linktext-Check bei Alfa AesarVorlage:Abrufdatum (Seite nicht mehr abrufbar)..</ref>
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0	−1273,5(14) kJ/mol<ref name="CRC90_5_1">David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, CODATA Key Values for Thermodynamics, S. 5-1.</ref>
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

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

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.<ref name="Pilgrim">E. Pilgrim: Entdeckung der Elemente. Mundus Verlag, Stuttgart 1950, S. 190.</ref>

Gewinnung und Darstellung

Glüht man Borsäure, so erhält man eine farblose, glasig-amorphe Masse (Boroxidglas)<ref name="HoWi" />, die schwierig zu kristallisieren ist:

<chem>2 H3BO3 + 190,5 kJ <=> B2O3 + 3 H2O</chem>

Durch langsame Dehydratisierung von Borsäure bei 150–250 °C kann kristallines Bortrioxid hergestellt werden.<ref name="HoWi" />

Im Jahr 2007 wurden weltweit etwa 3,8 Millionen Tonnen Bortrioxid produziert. Hauptproduzenten sind die Türkei, Argentinien und Chile.<ref>Boron (PDF; 88 kB). In: U.S. Geological Survey: Mineral Commodity Summaries. 2009, S. 34 f, doi:10.3133/mineral2009.</ref>

Eigenschaften

Bortrioxid reagiert sauer und bildet Borsäure bei Kontakt mit Wasser. Sowohl die amorphe<ref name="von Karl-Heinz Lautenschläger">K.-H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger: Taschenbuch der Chemie. 20., überarb. und erw. Auflage. Deutsch, Frankfurt am Main 2005, ISBN 978-3-8171-1760-4, S. 218 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). </ref> als auch die kristalline<ref name="Eberhard Gerdes">Eberhard Gerdes: Qualitative Anorganische Analyse. Springer DE, 2001, ISBN 3-642-59021-7, S. 230 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). </ref> Form sind hygroskopisch. Bei Reduktion mit Magnesium, Kalium, Wasserstoff und anderen entsteht Bor.

<chem>B2O3 + 3 Mg <=> 2 B + 3 MgO \; \Delta H = -533 kJ</chem>

Bortrioxid (α-Bortrioxid) kristallisiert trigonal in der Raumgruppe P3₁21 (Raumgruppen-Nr. 152)Vorlage:Raumgruppe/152 bzw. P3₂21 (Nr. 154)Vorlage:Raumgruppe/154 mit den Gitterparametern a = 434 pm und c = 834 pm sowie sechs Formeleinheiten pro Elementarzelle.<ref name="DOI10.1007/s007060170008">Herta Effenberger, Christian L. Lengauer, Erwin Parth: Trigonal B₂O₃ with Higher Space-Group Symmetry: Results of a Reevaluation. In: Monatshefte für Chemie/Chemical Monthly. 132, S. 1515–1517, doi:10.1007/s007060170008.</ref> 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 <math>\mathrm{{}^3_\infty\lbrace[BO_{3/2}^e]}\rbrace</math> 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).<ref name="10.3103/S1063457608010097">V. A. Mukhanov, O. O. Kurakevych, V. L. Solozhenko: On the hardness of boron (III) oxide: Results of a Reevaluation. In: Journal of Superhard Materials. 30, 2008, S. 71–72, arxiv:1101.2965, doi:10.1007/s11961-008-1009-6 (zurzeit nicht erreichbar) (link.springer.com).</ref>

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 und Bestandteil (Borsilikatglas, Borphosphatglas) in Emails und Gläsern. In heißgepresster Bornitrid-Keramik ist es in Mengen von 2–6 Prozent Bindemittel. Bortrioxid wird unter anderem auch als Feuerlöschmittel bei Bränden von Metall eingesetzt.<ref>Gisbert Rodewald, Alfons Rempe, Kohlhammer: Feuerlöschmittel. 7. Auflage, Kohlhammer, Stuttgart 2005, ISBN 3-17-018492-X.</ref> Im Labor kann es verwendet werden, um organische Lösungsmittel zu trocknen. Dabei ist es besonders für Aceton geeignet, da hierbei nicht wie mit vielen anderen Trocknungsmitteln Mesityloxid entsteht.<ref name="burfield1978desiccant">D. R. Burfield, R. H. Smithers: Desiccant efficiency in solvent drying. 3. Dipolar aprotic solvents. In: The Journal of Organic Chemistry. Band 43, Nr. 20, 1978, S. 3966–3968, doi:10.1021/jo00414a038. </ref>

Risikobewertung

Bortrioxid wird aufgrund seiner Reproduktionstoxizität seit Juni 2012 als „Substance of Very High Concern“ (deutsch: „Besonders besorgniserregende Stoffe“) eingestuft.<ref name="SVHC_100.013.751" />

Weblinks

Datei:Commons-logo.svg

Commons: Bortrioxid – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

<references />

Vorlage:Klappleiste/Anfang Oxidationsstufe (I):  Bor(I)-oxid (B₂O)_x | Aluminium(I)-oxid | Gallium(I)-oxid | Indium(I)-oxid In₂O | Thallium(I)-oxid

Oxidationsstufe (II):  Bor(II)-oxid (BO)_x | Aluminium(II)-oxid AlO

Oxidationsstufe (III):  Bortrioxid | Aluminiumoxid | Gallium(III)-oxid | Indium(III)-oxid | Thallium(III)-oxid Vorlage:Klappleiste/Ende