Lanidride borica (nome sistematico: triossido di diboro) è uno degli ossidi del boro, avente formula minima B2O3. Si presenta generalmente come una polvere bianca igroscopica, ma è ottenibile, sebbene non facilmente, anche in forma cristallina incolore. Come materiale ceramico viene detta anche boria. Si trova quasi sempre sotto forma vetrosa (amorfa); tuttavia, può essere cristallizzata dopo un'estesa ricottura (cioè sotto riscaldamento prolungato sotto pressione).
L'anidride borica, insieme alla silice e al carbonato di sodio, è un ingrediente per la produzione di vetri borosilicati.
L'anidride borica è un ossido acido non molto solubile in acqua a freddo, ma comunque reagisce con essa facilmente dando una serie di acidi borici a seconda della concentrazione e della temperatura; in particolare, viene formato il comune acido borico (ortoborico):
B2O3 + 3 H2O → 2 H3BO3 Strutture Si pensa che l'anidride borica vetrosa (γ-B2O3) sia composta da anelli a sei membri, analoghi a quelli della borossina H3B3O3 (o anche della borazina), nei quali c'è un'alternanza di atomi di boro (tricoordinato) e di ossigeno (bicoordinato). A causa della difficoltà di costruire modelli con molti anelli borossinici disordinati ottenendo la densità corretta del materiale, questa visione è stata inizialmente controversa, ma tali modelli sono stati recentemente costruiti e mostrano proprietà in eccellente accordo con i dati sperimentali. È ora riconosciuto, da studi sperimentali e teorici che la frazione di atomi di boro appartenenti agli anelli borossinici nella B2O3 vetrosa è compresa tra 0,73 e 0,83, con 0,75 corrispondente a un rapporto 1:1 tra unità ad anello e unità non ad anello. Il numero di anelli borossinici decade allo stato liquido con l'aumentare della temperatura.
La forma cristallina (\alpha -B2O3) (si veda la struttura nell'infobox) è composta esclusivamente da triangoli BO3. Questa rete trigonale, simile al quarzo, subisce una trasformazione simile alla coesite in \beta -B2O3 monoclina a diversi gigapascal (9,5 GPa).
Preparazione L'anidride borica viene prodotta trattando il borace con acido solforico in un forno a fusione. A temperature superiori a 750 °C, lo strato di ossido di boro fuso si separa dal solfato di sodio. Viene quindi decantato, raffreddato e ottenuto con una purezza del 96–97%.
Un altro metodo è il riscaldamento dell'acido borico sopra ~ 300 °C. L'acido borico inizialmente si decompone in vapor d'acqua, (H2O(g)) e acido metaborico (HBO2) a circa 170 °C, e un ulteriore riscaldamento oltre i 300 °C produrrà più vapore e anidride borica. Le reazioni sono:
H3BO3 -> HBO2 \ + \ H2O 2HBO2 -> B2O3 \ + \ H2O
L'acido borico va al corrispondente microcristallino anidro in un letto fluido riscaldato. La velocità di riscaldamento accuratamente controllata evita la gommatura durante l'evoluzione dell'acqua. L'ossido di boro fuso attacca i silicati. I tubi grafitati internamente tramite decomposizione termica dell'acetilene vengono passivati.
Da un punto di vista cinetico la cristallizzazione dell'\alpha -B2O3 fuso a pressione ambiente è fortemente sfavorevole. Le condizioni di soglia per la cristallizzazione del solido amorfo sono 10 kbar e ~200 °C. La sua struttura cristallina proposta nei gruppi spaziali enantiomorfi P31 (gruppo nº144); P32 (gruppo nº145) (ad esempio γ-glicina) è stata rivista nei gruppi spaziali enantiomorfi P3121 (gruppo nº152);P3221 (gruppo nº154)(ad esempio, α-quarzo).
L'anidride borica si formerà anche quando il diborano (B2H6) reagisce con l'ossigeno nell'aria o con tracce di umidità:
2B2H6(g) \ + \ 3O2(g) -> 2B2O3(s) \ + \ 6H2(g) B2H6(g) \ + \ 3H2O(g) -> B2O3(s) \ + \ 6H2(g)
Applicazioni Agente fondente per vetri e smalti Materiale di partenza per la sintesi di altri composti del boro come il carburo di boro Additivo utilizzato nelle fibre ottiche Componente utilizzato nella produzione di vetro borosilicato Lo strato di copertura inerte nel processo Czochralski di incapsulamento liquido per la produzione di monocristallo di arseniuro di gallio Come catalizzatore acido nella sintesi organica.
Note
Voci correlate Ossido Boro Ossigeno Acido borico
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Categoria:Ossidi e anidridi inorganiche Categoria:Composti del boro