Was ist Bortrioxid?
Bortrioxid ist eine Verbindung, die Bor und Sauerstoff enthält. Es ist auch als Boroxid-Pulver, Dibortrioxid und wasserfreie Borsäure bekannt.
Es sind mehrere Arten bekannt, darunter B2O2, B4O3 und B4O5, wobei Bortrioxid die chemischen Formel B2O3 hat.
Es ist farblos, nicht kristallisierend und hygroskopisch. Es ist als gefährlicher und giftiger Stoff eingestuft, der namentlich gekennzeichnet oder gemeldet werden muss (benannter gefährlicher/toxischer Stoff). Nach dem Gesetz zur Förderung des Umgangs mit chemischen Stoffen (PRTR-Gesetz) ist es als bezeichneter chemischer Stoff der Klasse 1 eingestuft.
Anwendungen von Bortrioxid
Bortrioxid wird als Flussmittel und Reinigungsmittel bei der Herstellung von Reagenzgläsern, optischem Glas und anderen Spezialgläsern verwendet. Der Grund dafür ist, dass Bortrioxid Vorteile wie einen niedrigeren Schmelzpunkt, eine höhere Hitzebeständigkeit und mechanische Festigkeit sowie eine bessere Wasser- und Chemikalienbeständigkeit bietet.
Die Kombination von Bortrioxid mit geringen Mengen Bornitrid macht es auch zu einem Bindemittel für Keramik. Bortrioxid wird auch als Katalysator in anderen Anwendungen eingesetzt, z. B. bei der Reaktion und Synthese von organischen Verbindungen und bei der Herstellung von feuerfesten Steinen.
Funktionsweise von Bortrioxid
Das Molekulargewicht von Bortrioxid beträgt 69,62 und seine CAS-Nummer lautet 1303-86-2. Der Schmelzpunkt liegt bei etwa 450 °C und der Siedepunkt bei etwa 1860 °C. Das spezifische Gewicht beträgt 2,46 für Kristalle und 1,8 für Nicht-Kristalle. Es wird durch Dehydratisierung von Borsäure (B(OH)3) gewonnen. Borsäure (Orthoborsäure) wird durch Behandlung von Borax mit Schwefelsäure gewonnen. Borax ist Natriumtetraborat (Na2B4O7) Dekahydrat.
Weitere Informationen über Bortrioxid
1. Bortrioxid als Ausgangsstoff für Glas
Borosilikatglas
Gläser, die aus Bortrioxid und Siliziumdioxid hergestellt werden, nennt man Borosilikatgläser. Wie Silizium verbindet sich Bor mit Sauerstoff und bildet Netzwerke. Borosilicatgläser, die keine Alkalibestandteile und Tonerde (Al2O3) enthalten, werden als Substratglas für Flüssigkristallplatten verwendet.
Poröses Glas
Bortrioxid wird auch für die Herstellung von porösem Glas verwendet. Bei der Herstellung von porösem Glas wird das Glas mit der entsprechenden Zusammensetzung aus SiO2-B2O3-Na2O einer Wärmebehandlung unterzogen, um die SiO2-Phase von der B2O3-Na2O-Phase zu trennen. Durch eine Säurebehandlung wird die B2O3-Na2O-Phase ausgelaugt und es entsteht ein poröses Glas mit einem SiO2-Grundgerüst. Um poröse Gläser zu erhalten, müssen die richtige Zusammensetzung und die richtige Wärmebehandlung verwendet werden, und es muss eine fraktionierte Phase aufgrund der spinodalen Zersetzung auftreten.
2. Synthese von Bornitrid-Keramiken
Ein Verfahren zur Synthese von borhaltigen nichtoxidischen Keramikpulvern ist die thermische Kohlenstoffreduktion von Bortrioxid. Mit dieser Methode lassen sich z. B. Borkarbid (B4C), Bornitrid (BN) und Lanthanhexaborid (LaB6) herstellen. Da es sich um eine endotherme Reaktion in fester Phase handelt, sind hohe Temperaturen erforderlich.
3. Bortrioxidhaltige Erze
Zu den Erzen, die Bortrioxid enthalten, gehören neben Borax die folgenden Bestandteile. Jedes enthält Bortrioxid in unterschiedlichen Anteilen:
- (Na2O, 2B2O3, 4H2O)
- (Na2O, 2B2O3, 10H2O)
- (Na2O, 2CaO, 5B2O3, 16H2O)
- (B2O3, 3H2O)
- (5MgO, MgCl2, 7B2O3)
- (5CaO, 6B2O3, 6H2O)
- (CaO, MgO, 3B2O3, 6H2O)
- (3MgO-B2O3)
- (CaO-B2O3)
- (5MgO, 2B2O3, 1,5H2O)
- (3MgO, B2O3, FeO, Fe2O3)
Die durch Reaktion dieser Erze mit Salzsäure gewonnene Borsäure kann über 413 K erhitzt werden, um Boroxid zu erhalten. Amorphes Bor kann durch Zugabe von Magnesium zu Bortrioxid und Erhitzen auf etwa 1273 K gewonnen werden. Um amorphes Bor mit höherem Reinheitsgrad zu erhalten, wird Borchlorid (BCl3) durch Reaktion von Chlor und Bortrioxid mit Kohlenstoff als Aktivator und anschließendes Erhitzen auf über 1273 K unter Zufuhr von Wasserstoff gewonnen.