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硼酸鹽

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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習慣上也常寫作Na2B4O7.10H2O)。

四硼酸根陽離子的立體結構如下:

在四硼酸根中有兩個BO3平面三角形和兩個BO4四面體通過共用角頂O原子而聯結起來。

性質:

硼砂是無色半透明的晶體或白色結晶粉末。在空氣中容易失水風化,加熱到350℃~400℃左右,失去全部結晶水成無水鹽,在878℃熔化為玻璃體。熔融狀態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 (藍色)

Na2B4O7 + NiO Ni(BO2)2 .2NaBO2 (棕色)

此反應可用于焊接金屬時除銹,也可以鑒定某些金屬離子,這在分析化學上稱為硼砂珠試驗。

硼砂是一個強堿弱酸鹽,可溶于水,在水溶液中水解而顯示較強的堿性:

[B4O5(OH)4]2- + 5H2O 4H3BO3+2OH - 2H3BO3 + 2B(OH)4-

硼砂水解時得到等物質的量的酸(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,在實驗室中常用它配制緩沖溶液或作為標定酸濃度的基準物質。在工業上還可用做肥皂和洗衣粉的填料。

硼砂珠試驗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,例如:

B2O3 + CuO Cu(BO2)2 藍色

B2O3 + NiO Ni(BO2)2 綠色

硼砂珠實驗現象:(氧化焰,且為灼熱時)

藍:Co

灰色:Al(過飽和),Si,

綠:Cu,Fe,Co以比例混合。

黃褐:Be,Pb,Ag,V,U

在BO3平面三角形結構中,B原子以sp2雜化軌道與O原子結合。(如下圖所示)

在BO4四面體結構中,B原子以sp3雜化軌道與O原子結合。(如下圖所示)

正硼酸鹽:

實際上,只有Mg,Sc只有正硼酸鹽。他們在常溫下穩定,不溶于水,無結晶水。

參看

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