<p><b>三氧化二硼</b>（化學式：B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>）又稱<b>氧化硼</b>，是硼最主要的氧化物。它是一種白色蠟狀固體，一般以無定形的狀態存在，很難形成晶體，但在高強度退火後也能結晶。它是已知的最難結晶的物質之一。
</p>


<h2><span id=".E7.BB.93.E6.9E.84"></span><span id="结构">結構</span></h2>
<p>玻璃狀氧化硼（g-B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>）很可能是一種由許多三角形BO<sub>3</sub>單元通過共用氧原子部分有序連接而成的網絡結構，其中以硼氧相間的六元環B<sub>3</sub>O<sub>3</sub>占優勢。該六元環中，硼原子為三配位，氧原子為二配位。該玻璃體在325－450 °C時軟化，其密度隨受熱情況而有一個變化範圍。加熱時，玻璃體氧化硼結構中的無序度增加。超過450 °C時會產生有極性的－B＝O基。高於1000 °C時，氧化硼蒸氣則全部由B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>單體組成，其結構為角形的 O＝B－O－B＝O。
</p><p>常壓下使液態的氧化硼在200－250 °C範圍內結晶，可以形成普通的六方晶系氧化硼（α-B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>），其結構（見右圖）幾乎全部由三角形的BO<sub>3</sub>單元組成。
</p><p>在22000atm和400 °C時，α-B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>轉變為高溫高壓型的單斜晶體β-B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>。該轉變過程類似於石英在高壓下到柯石英的轉化。除此之外，β-B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>也可以由液態氧化硼在40000atm和600 °C時結晶得到。
</p><p>β-B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>的體積模量很大（K = 180 GPa）。g-B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和β-B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>的維氏硬度分別為1.5GPa和16GPa。</p>
<h2><span id=".E5.88.B6.E5.A4.87"></span><span id="制备">製備</span></h2>
<p>雖然硼在空氣和氧氣中燃燒都可以直接產生三氧化二硼，但三氧化二硼主要是通過硼酸脫水製取的。在200－400 °C對硼酸真空脫水，可以得到非常乾燥的三氧化二硼。如果在大氣中脫水，即使加熱到1000 °C，也很難去除最後剩下的痕量水。
</p>
<dl><dd><span><span><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle {\rm {H_{3}BO_{3}\rightarrow HBO_{2}+H_{2}O\,}}}">
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  </semantics></math></span></span></dd>
<dd><span><span><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle {\rm {2HBO_{2}\rightarrow B_{2}O_{3}+H_{2}O\,}}}">
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    <annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle {\rm {2HBO_{2}\rightarrow B_{2}O_{3}+H_{2}O\,}}}</annotation>
  </semantics></math></span></span></dd></dl><p>硼酸則可通過硼砂和硫酸共熱反應製取。</p>
<h2><span id=".E5.8C.96.E5.AD.A6.E6.80.A7.E8.B4.A8"></span><span id="化学性质">化學性質</span></h2>
<p>氧化硼是酸性氧化物，熔融時可以溶解許多鹼性的金屬氧化物，生成有特徵顏色的玻璃狀硼酸鹽和偏硼酸鹽（玻璃）。這是硼砂珠試驗定性鑑別金屬的原理。例如：
</p>
<dl><dd><span><span><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle {\rm {CuO+B_{2}O_{3}\rightarrow Cu(BO_{2})_{2}\,}}}">
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    <annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle {\rm {CuO+B_{2}O_{3}\rightarrow Cu(BO_{2})_{2}\,}}}</annotation>
  </semantics></math></span></span>（藍色）</dd>
<dd><span><span><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle {\rm {Fe_{2}O_{3}+3B_{2}O_{3}\rightarrow 2Fe(BO_{2})_{3}\,}}}">
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    </mrow>
    <annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle {\rm {Fe_{2}O_{3}+3B_{2}O_{3}\rightarrow 2Fe(BO_{2})_{3}\,}}}</annotation>
  </semantics></math></span></span>（黃色）</dd></dl><p>氧化硼可以被鹼金屬、鋁和鎂還原為單質硼：
</p>
<dl><dd><span><span><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle {\rm {B_{2}O_{3}+3Mg\rightarrow 2B+3MgO\,}}}">
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    </mrow>
    <annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle {\rm {B_{2}O_{3}+3Mg\rightarrow 2B+3MgO\,}}}</annotation>
  </semantics></math></span></span></dd></dl><p>反應後用鹽酸處理反應混合物，MgO、B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和Mg溶於鹽酸，過濾後得到粗硼。氧化硼在高溫時不能為碳還原（高溫下可以形成碳化硼）。高溫下氧化硼與碳和氯氣反應，可以得到三氯化硼：
</p>
<dl><dd><span><span><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle {\rm {B_{2}O_{3}+3C+3Cl_{2}\rightarrow 2BCl_{3}+3CO\,}}}">
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    <annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle {\rm {B_{2}O_{3}+3C+3Cl_{2}\rightarrow 2BCl_{3}+3CO\,}}}</annotation>
  </semantics></math></span></span></dd></dl><p>600 °C時，氧化硼與氨反應可以得到氮化硼（BN），與氫化鈣反應則得到六硼化鈣（CaB<sub>6</sub>）。
</p><p>氧化硼是硼酸的酸酐，溶於水時會放出大量熱生成偏硼酸和硼酸：
</p>
<dl><dd><span><span><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle {\rm {B_{2}O_{3}(s)+H_{2}O(g)\rightarrow 2HBO_{2}(g)\,}}}">
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    <annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle {\rm {B_{2}O_{3}(s)+H_{2}O(g)\rightarrow 2HBO_{2}(g)\,}}}</annotation>
  </semantics></math></span></span>， <span><span><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle {\rm {\Delta H^{o}=-199.2kJ/mol\,}}}">
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<p>氧化硼可以用作：
</p>
<ul><li>製取其他硼化合物（如碳化硼）的原料；</li>
<li>製造<span data-orig-title="硼矽酸鹽玻璃" data-lang-code="en" data-lang-name="英語" data-foreign-title="Borosilicate glass"><span>硼矽酸鹽玻璃</span></span>的原料；</li>
<li>有機合成中的酸性催化劑；</li>
<li>搪瓷、陶瓷釉料的助熔劑；</li>
<li>玻璃纖維生產過程中的添加劑；</li>
<li>製造化合物半導體（如砷化鎵、磷化鎵、砷化銦）時的液封劑等。</li></ul><h2><span id=".E5.8F.82.E8.A7.81"></span><span id="参见">參見</span></h2>
<ul><li>硼酸</li>
<li>一氧化二硼</li>
<li>低氧化硼</li></ul><h2><span id=".E5.8F.82.E8.80.83.E8.B5.84.E6.96.99"></span><span id="参考资料">參考資料</span></h2>

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**三氧化二硼**（化學式：B2O3）又稱**氧化硼**，是硼最主要的氧化物。它是一種白色蠟狀固體，一般以無定形的狀態存在，很難形成晶體，但在高強度退火後也能結晶。它是已知的最難結晶的物質之一。

## 結構

玻璃狀氧化硼（g-B2O3）很可能是一種由許多三角形 BO3 單元通過共用氧原子部分有序連接而成的網絡結構，其中以硼氧相間的六元環 B3O3 占優勢。該六元環中，硼原子為三配位，氧原子為二配位。該玻璃體在 325－450 °C 時軟化，其密度隨受熱情況而有一個變化範圍。加熱時，玻璃體氧化硼結構中的無序度增加。超過 450 °C 時會產生有極性的－B＝O 基。高於 1000 °C 時，氧化硼蒸氣則全部由 B2O3 單體組成，其結構為角形的 O＝B－O－B＝O。

常壓下使液態的氧化硼在 200－250 °C 範圍內結晶，可以形成普通的六方晶系氧化硼（α-B2O3），其結構（見右圖）幾乎全部由三角形的 BO3 單元組成。

在 22000atm 和 400 °C 時，α-B2O3 轉變為高溫高壓型的單斜晶體 β-B2O3。該轉變過程類似於石英在高壓下到柯石英的轉化。除此之外，β-B2O3 也可以由液態氧化硼在 40000atm 和 600 °C 時結晶得到。

β-B2O3 的體積模量很大（K = 180 GPa）。g-B2O3 和 β-B2O3 的維氏硬度分別為 1.5GPa 和 16GPa。

## 製備

雖然硼在空氣和氧氣中燃燒都可以直接產生三氧化二硼，但三氧化二硼主要是通過硼酸脫水製取的。在 200－400 °C 對硼酸真空脫水，可以得到非常乾燥的三氧化二硼。如果在大氣中脫水，即使加熱到 1000 °C，也很難去除最後剩下的痕量水。

　
: ${\rm {H_{3}BO_{3}\rightarrow HBO_{2}+H_{2}O\,}}$

　
: ${\rm {2HBO_{2}\rightarrow B_{2}O_{3}+H_{2}O\,}}$

硼酸則可通過硼砂和硫酸共熱反應製取。

## 化學性質

氧化硼是酸性氧化物，熔融時可以溶解許多鹼性的金屬氧化物，生成有特徵顏色的玻璃狀硼酸鹽和偏硼酸鹽（玻璃）。這是硼砂珠試驗定性鑑別金屬的原理。例如：

　
: ${\rm {CuO+B_{2}O_{3}\rightarrow Cu(BO_{2})_{2}\,}}$ （藍色）

　
: ${\rm {Fe_{2}O_{3}+3B_{2}O_{3}\rightarrow 2Fe(BO_{2})_{3}\,}}$ （黃色）

氧化硼可以被鹼金屬、鋁和鎂還原為單質硼：

　
: ${\rm {B_{2}O_{3}+3Mg\rightarrow 2B+3MgO\,}}$

反應後用鹽酸處理反應混合物，MgO、B2O3 和 Mg 溶於鹽酸，過濾後得到粗硼。氧化硼在高溫時不能為碳還原（高溫下可以形成碳化硼）。高溫下氧化硼與碳和氯氣反應，可以得到三氯化硼：

　
: ${\rm {B_{2}O_{3}+3C+3Cl_{2}\rightarrow 2BCl_{3}+3CO\,}}$

600 °C 時，氧化硼與氨反應可以得到氮化硼（BN），與氫化鈣反應則得到六硼化鈣（CaB6）。

氧化硼是硼酸的酸酐，溶於水時會放出大量熱生成偏硼酸和硼酸：

　
: ${\rm {B_{2}O_{3}(s)+H_{2}O(g)\rightarrow 2HBO_{2}(g)\,}}$ ， ${\rm {\Delta H^{o}=-199.2kJ/mol\,}}$

　
: ${\rm {B_{2}O_{3}+3H_{2}O\rightarrow 2H_{3}BO_{3}\,}}$

## 應用

氧化硼可以用作：

* 製取其他硼化合物（如碳化硼）的原料；
* 製造硼矽酸鹽玻璃的原料；
* 有機合成中的酸性催化劑；
* 搪瓷、陶瓷釉料的助熔劑；
* 玻璃纖維生產過程中的添加劑；
* 製造化合物半導體（如砷化鎵、磷化鎵、砷化銦）時的液封劑等。

## 參見

* 硼酸
* 一氧化二硼
* 低氧化硼

## 參考資料
1303-86-2