L’anidride borica, o triossido di boro (B2O3), rappresenta uno dei tre ossidi del boro insieme al subossido di boro (B6O) e al monossido di boro (BO). Questo elemento è stato isolato per la prima volta nel 1808 da Sir Humphry Davy. Pur essendo poco solubile in acqua, le soluzioni contenenti anidride borica sono moderatamente acide.
Il boro, con configurazione elettronica 1s2,2s2,2p1, presenta tre elettroni spaiati che formano tre orbitali con ibridazione sp2, conferendo al boro un numero di ossidazione +3. Nella struttura dell’anidride borica, un atomo di ossigeno è legato a due atomi di boro, ciascuno dei quali è legato a un ossigeno tramite doppio legame.
Indice Articolo
L’anidride borica si presenta comunemente come una polvere bianca amorfa con un punto di fusione di circa 450°C. Nonostante la scarsa solubilità in acqua, è igroscopica e assorbe lentamente acqua trasformandosi in acido borico.
In presenza di acqua, l’anidride borica reagisce formando acido borico secondo l’equilibrio: B2O3 + 3 H2O ⇄ 2 B(OH)3. L’acido borico non si dissocia completamente in soluzione acquosa, ma la sua acidità deriva dall’interazione con le molecole d’acqua.
Sintesi dell’anidride borica
L’anidride borica può essere ottenuta a partire dall’acido borico attraverso la seguente sequenza di reazioni: B(OH)3(s) → HBO2(s) + H2O(g) a 100°C; 4 HBO2(s) → H2B4O7(s) + H2O(g) a 140°C; infine, H2B4O7(s) → 2 B2O3(s) + H2O(g).
Alternativamente, l’anidride borica può essere prodotta dalla decomposizione termica del borace (tetraborato di disodio decaidrato): Na2B4O7 ∙ 10 H2O → Na2B4O7 + 10 H2O; Na2B4O7 → 2 NaBO2 + B2O3.
Un altro metodo sintetico coinvolge la reazione del diborano con ossigeno o vapore acqueo: 2 B2H6(g) + O2(g) → 2 B2O3(s) e 6 B2H6(g) + 3 H2O(g) → B2O3(s) + 6 H2.
Applicazioni
L’anidride borica trova impiego in diverse applicazioni industriali, come nei vetri borosilicati, nella produzione di smalti e vernici, come ritardante di fiamma e in alcuni settori dell’elettronica. La sua versatilità e proprietà acide la rendono un composto chimico di interesse in vari campi tecnologici.
Applicazioni dell’anidride borica in diversi settori
L’anidride borica è un composto chimico che trova ampie applicazioni in settori diversi grazie alle sue proprietà uniche. Uno dei settori in cui viene utilizzata è la produzione di mattoni refrattari, che richiedono resistenza alle alte temperature, all’abrasione e alla corrosione. Questi mattoni sono essenziali in ambienti ad alta temperatura come forni industriali o caminetti.
Utilizzo in campo metallurgico
In campo metallurgico, l’anidride borica è impiegata per la preparazione di saldature speciali, nella tempra dell’acciaio e nella produzione di leghe con ferro, nichel o manganese. Questo composto aumenta la forza, la resistenza ai graffi e agli agenti chimici di articoli ceramici come rivestimenti e pavimenti, stoviglie, porcellana e apparecchi smaltati.
Applicazioni in ceramica ad alta resistenza
L’anidride borica è utilizzata anche nella produzione di ceramica ad alta resistenza meccanica e termica, come il carburo di boro. Questo materiale ha una durezza molto elevata, valutata 9.3 nella scala di Mohs. Il carburo di boro viene ottenuto industrialmente dalla reazione tra anidride borica e carbonio.
Produzione di materiali refrattari
Dalla reazione tra anidride borica e biossido di zirconio si ottiene il diboruro di zirconio, un materiale ceramico refrattario con un alto punto di fusione di 3246 °C. Questo materiale trova applicazione in ambienti ad elevata temperatura in cui sono richieste elevate proprietà di resistenza termica e chimica.
Utilizzo nel settore del vetro
L’anidride borica, in qualità di vetrificante, viene impiegata per ottenere il vetro borosilicato, noto anche come Pirex. Questo tipo di vetro è rinomato per la sua resistenza al calore e agli sbalzi termici, ed è ampiamente utilizzato in vetreria da laboratorio e come componente di dispositivi medici impiantabili.
In conclusione, l’anidride borica è un composto versatile con numerose applicazioni in settori come l’industria ceramica, metallurgica e del vetro, dimostrando di essere una risorsa preziosa per la produzione di materiali ad alte prestazioni.
