硼酸鹽
硼酸鹽有偏硼酸鹽、原硼酸鹽、和多硼酸鹽等。最重要的硼酸鹽是四硼酸鈉,俗稱硼砂。硼砂的分子式為Na2B4O5(OH)4·8H2O習(xí)慣上也常寫作Na2B4O7·10H2O)。
四硼酸根陽離子的立體結(jié)構(gòu)如下:
在四硼酸根中有兩個(gè)BO3平面三角形和兩個(gè)BO4四面體通過共用角頂O原子而聯(lián)結(jié)起來。
性質(zhì):
硼砂是無色半透明的晶體或白色結(jié)晶粉末。在空氣中容易失水風(fēng)化,加熱到350℃~400℃左右,失去全部結(jié)晶水成無水鹽,在878℃熔化為玻璃體。熔融狀態(tài)的硼砂能溶解一些金屬氧化物,形成偏硼酸鹽,并依金屬的不同而顯示出特征顏色,例如:
Na2B4O7 + CoO Co(BO2)2 ·2NaBO2 (藍(lán)色)
Na2B4O7 + NiO Ni(BO2)2 ·2NaBO2 (棕色)
此反應(yīng)可用于焊接金屬時(shí)除銹,也可以鑒定某些金屬離子,這在分析化學(xué)上稱為硼砂珠試驗(yàn)。
硼砂是一個(gè)強(qiáng)堿弱酸鹽,可溶于水,在水溶液中水解而顯示較強(qiáng)的堿性:
[B4O5(OH)4]2- + 5H2O 4H3BO3+2OH - 2H3BO3 + 2B(OH)4-
硼砂水解時(shí)得到等物質(zhì)的量的酸(H3BO3)和堿(B(OH)4-),所以此水溶液具有緩沖作用。硼砂易于提純,水溶液又顯堿性,在實(shí)驗(yàn)室中常用它配制緩沖溶液或作為標(biāo)定酸濃度的基準(zhǔn)物質(zhì)。在工業(yè)上還可用做肥皂和洗衣粉的填料。
硼砂珠試驗(yàn)可看作是熔融的酸性氧化物B2O3和堿性金屬氧化物作用生成有特征顏色的偏硼酸鹽玻璃,所以B2O3 也有硼砂珠試驗(yàn),例如:
B2O3 + CuO Cu(BO2)2 藍(lán)色
B2O3 + NiO Ni(BO2)2 綠色
硼砂珠實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:(氧化焰,且為灼熱時(shí))
藍(lán):Co
灰色:Al(過飽和),Si,
綠:Cu,F(xiàn)e,Co以比例混合。
黃褐:Be,Pb,Ag,V,U
在BO3平面三角形結(jié)構(gòu)中,B原子以sp2雜化軌道與O原子結(jié)合。(如下圖所示)
在BO4四面體結(jié)構(gòu)中,B原子以sp3雜化軌道與O原子結(jié)合。(如下圖所示)
正硼酸鹽:
實(shí)際上,只有Mg,Sc只有正硼酸鹽。他們在常溫下穩(wěn)定,不溶于水,無結(jié)晶水。
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