Boroxid

Dibortrioxid, ${\text{B}}_2{\text{O}}_3$, entsteht durch Synthese aus den Elementen, d.h. durch Verbrennen von Bor, oder als Anhydrid der Borsäure, ${\text{H}}_3\text{B}{\text{O}}_3$, durch deren Entwässern:

Die Dehydratisierung der Borsäure verläuft über die Zwischenstufe der Metaborsäure, $\text{H}\text{B}{\text{O}}_2$:

${\text{B}}_2{\text{O}}_3$ erstarrt aus der beim Glühen von Orthoborsäure entstandenen Schmelze zu einer farblosen, hygroskopischen, schlecht kristallisierenden, glasartigen Masse (Boroxidglas). Im glasigen Zustand liegen unregelmäßige Netzwerke aus trigonal-planaren $\text{B}{\text{O}}_3$-Einheiten vor, die über die Sauerstoff-Atome verbrückt sind.

Kristallisiertes ${\text{B}}_2{\text{O}}_3$ ist durch langsame Dehydratisierung von Borsäure bei 150-250 $\text{°C}$ erhältlich.

In Wasser löst sich ${\text{B}}_2{\text{O}}_3$ unter starker Wärmeentwicklung zu Borsäure:

Beim Lösen von 100 $\text{g}$ ${\text{B}}_2{\text{O}}_3$ in 125 $\text{g}$ Wasser wird dieses zum Sieden gebracht.

Der Sauerstoff ist im Boroxid so fest an Bor gebunden, dass ${\text{B}}_2{\text{O}}_3$ von Kohlenstoff selbst bei Weißglut nicht zum Bor reduziert wird. Erst in Gegenwart von weiteren Elementen, die den Sauerstoff ersetzen können, wie z.B. Stickstoff oder Chlor, tritt Reaktion ein:

Das glasige ${\text{B}}_2{\text{O}}_3$ wird zur Herstellung anderer Borverbindungen, etwa Borcarbid, Borhalogeniden oder Borosilicatgläsern, verwendet, z.B.:

Orthoborsäure

Abb.1

Orthoborsäure (Borsäure), ${\text{H}}_3\text{B}{\text{O}}_3$

This work is under public domain by Ondřej Mangl

Mouse

Mouse

Abb.2

Strukturformel

Abb.3

Borsäure-Molekül

Abb.4

Kristallstruktur

Hinweis

Orthoborsäure, ${\text{H}}_3\text{B}{\text{O}}_3$

Ausführliche Darstellung von Struktur, Eigenschaften, Synthese, Reaktivität und Verwendung von Borsäure in der Lerneinheit Borsäure.

Borate

Ausgehend von der Orthoborsäure, ${\text{H}}_3\text{B}{\text{O}}_3$, der Metaborsäure, $\text{H}\text{B}{\text{O}}_2$, sowie wasserärmeren, kondensierten Polyborsäuren leiten sich verschiedene Arten von Boraten ab. Sie können planare $\text{B}{\text{O}}_3$-Gruppen und auch tetraedrische $\text{B}{\text{O}}_4$-Einheiten als gemeinsame Strukturelemente enthalten.

Borsäuresalze, die ein diskretes Orthoborat-Anion, $\text{B}{\text{O}}_3^{3-}$, enthalten, treten relativ selten auf. In den polymeren Metaboraten, (BO₂)_n^n-, sind die $\text{B}{\text{O}}_3$-Einheiten über zwei gemeinsame Sauerstoff-Atome zu Ketten oder Ringen verbunden (analog den Polyphosphaten oder -silicaten). Die meisten natürlichen Bormineralien sind vernetzte Borate, in denen die $\text{B}{\text{O}}_3$-/$\text{B}{\text{O}}_4$-Gruppen auf vielfältige Weise über die Sauerstoff-Atome miteinander verknüpft sind.

Das technisch wichtigste Borat ist das in der Natur als Tinkal vorkommende Borax.

Perborate, genauer Peroxoborate, sind Borate, in denen formal ein Sauerstoff-Atom durch eine Peroxo-Gruppe, -$\text{O}-\text{O}$-, ersetzt wurde. Das technisch wichtigste Perborat ist das Natriumperoxoborat, (2 ). Es lässt sich in einem zweistufigen Prozess aus Borax, Natronlauge und Wasserstoffperoxid darstellen:

In dem cyclisch aufgebauten Perborat-Anion sind die beiden Bor-Atome über die zwei Peroxo-Gruppierungen zu einem sechsgliedrigen, sesselförmigen Ring verknüpft:

Abb.5

Struktur des Peroxoborat-Anions

Perborate zerfallen in wässriger Lösung unter Bildung von Wasserstoffperoxid, ${\text{H}}_2{\text{O}}_2$, und wirken wie dieses bleichend und desinfizierend. Die Verbindungen sind Bestandteil vieler Waschmittel, werden aufgrund des langwierigen Abbauprozesses jedoch zunehmend durch Natriumpercarbonat ersetzt. In der kosmetischen Industrie dient Natriumperborat zum Bleichen von Haaren sowie als Desinfektionsmittel.