非金属无机化合物氧化硼新型铁磁材料的应用基础研究

玻璃状氧化硼(g-B2O3)很可能是一种由许多三角形BO3单元通过共用氧原子部分有序连接而成的网络结构，其中以硼氧相间的六元环B3O3占优势。该六元环中，硼原子为三配位，氧原子为二配位。该玻璃体在325-450 °C时软化，其密度随受热情况而有一个变化范围。加热时，玻璃体氧化硼结构中的无序度增加。超过450 °C时会产生有极性的-B=O基。高于1000 °C时，氧化硼蒸气则全部由B2O3单体组成，其结构为角形的 O=B-O-B=O。

常压下使液态的氧化硼在200-250 °C范围内结晶，可以形成普通的六方晶系氧化硼(α-B2O3)，其结构(见右图)几乎全部由三角形的BO3单元组成。

在22000atm和400 °C时，α-B2O3转变为高温高压型的单斜晶体β-B2O3。该转变过程类似于石英在高压下到柯石英的转化。除此之外，β-B2O3也可以由液态氧化硼在40000atm和600 °C时结晶得到。

β-B2O3的体积模量很大(K = 180 GPa)。g-B2O3和β-B2O3的维氏硬度分别为1.5GPa和16GPa。

氧化硼是酸性氧化物，熔融时可以溶解许多碱性的金属氧化物，生成有特征颜色的玻璃状硼酸盐和偏硼酸盐(玻璃)。这是硼砂珠试验定性鉴别金属的原理。例如:

CuO+B2O3→Cu(BO2)2(蓝色)Fe2O3+3B2O3→2Fe(BO2)3(黄色)氧化硼可以被碱金属、铝和镁还原为单质硼:

B2O3+3Mg→2B+3MgO

反应后用盐酸处理反应混合物，MgO、B2O3和Mg溶于盐酸，过滤后得到粗硼。氧化硼在高温时不能为碳还原(高温下可以形成碳化硼)。高温下氧化硼与碳和氯气反应，可以得到三氯化硼:

B2O3+3C+3Cl2→2BCl3+3CO

600 °C时，氧化硼与氨反应可以得到氮化硼(BN)，与氢化钙反应则得到六硼化钙(CaB6)。氧化硼是硼酸的酸酐，溶于水时会放出大量热生成偏硼酸和硼酸:

B2O3(s)+H2O(g)→2HBO2(g) △H°=-199.2kJ/mol

B2O3+3H2O→2H3BO3

【制备】 虽然硼在空气和氧气中燃烧都可以直接产生三氧化二硼，但三氧化二硼主要是通过硼酸脱水制取的。在200-400 °C对硼酸真空脱水，可以得到非常干燥的三氧化二硼。如果在大气中脱水，即使加热到1000 °C，也很难去除最后剩下的痕量水。

H3BO3→HBO2+H2O

2HBO2→B2O3+H2O

硼酸则可通过硼砂和硫酸共热反应制取。

【用途】

用于制取元素硼和精细硼化合物。也可与多种氧化物化合制成具有特征颜色的硼玻璃、光学玻璃、耐热玻璃、仪器玻璃及玻璃纤维、光线防护材料等。还可用作油漆的耐火阻烯添加剂和干燥剂。

玻璃成分中的B2O3的作用如下:

形成玻璃网络结构的一种物质。添加到石英玻璃的网络结构中，能减小黏度而对热膨胀和化学耐久性无任何负面影响。是耐热玻璃和化学玻璃器皿的成分之一。

【其他】

吸湿性极强。

【安全性】 用内衬二层聚乙烯塑料袋的聚乙烯塑料桶包装。每桶净重25kg。包装上要有"严防潮湿"标志。贮存在通风、干燥的库房中。各层聚乙烯塑料袋要分别扎紧,聚乙烯塑料桶加盖盖紧。贮运时要严格防潮,防雨淋,不可与酸类接触。失火时,可用砂土和二氧化碳灭火器扑救。氧化硼经动物实验可知,其毒性较低,因而规定了与其他低毒的一般粉尘相同的允许浓度值为10mg/m3。