硼鈣石化學分析方法

Ⅰ 土壤中的硼的儀器分析方法

硼的測量方法主要有：分光廣度法、電化學法、原子吸收法、電感耦合等離子發射光譜法/質譜法（ICP/ICP-MS）、核反應法

NY/T1121.8-2006 土壤檢測第8部分：土壤有效硼的測定
這個是分光法的，沸水提取有效硼

原子熒光目前只能測11種元素，其中沒有硼

原子吸收可測硼，大概有兩種方法
1 2－乙基－1，3－己二醇螯合甲基異丁基酮（MIBK）萃取，火焰法測
2 石墨爐法，最好微波消解，沒有的話可HNO3+HCLO4+HF三酸消解法,趕酸定容上AAS

如果只是測有效硼的話也可按照NY/T1121.8-2006沸水提取，如果是單質硼的話，很難消化，而且目前沒有標准可依據，回收率無法保證。

最後，還是建議你用分光法吧。畢竟國標在那擺著呢，不按標准做別人問起，你的方法根本沒有驗證過，無法保證准確的。

Ⅱ （七）硅硼鈣石

1.礦物學特徵

1）礦物名稱：硅硼鈣石（datolite）。

2）化學成分：CaBSiO₄（OH）。

3）晶系及結晶習性：單斜晶系，短柱狀晶體（見圖3-3-34），常呈粒狀或塊狀集合體。

圖3-3-34 硅硼鈣石晶體

4）顏色：無色、白色、淺綠色、淺黃色、粉色、紫色、褐色、灰色。

5）光澤及透明度：玻璃光澤；半透明—透明（見圖3-3-35）。

圖3-3-35 硅硼鈣石刻面

6）光性：二軸晶，負光性。

7）折射率與雙折射率：折射率為1.626～1.670（－0.004）；雙折射率為0.044～0.046。

8）多色性：無。

9）熒光：無至中，短波下藍色。

10）吸收光譜：不特徵。

11）解理：無。

12）摩氏硬度：5～6。

13）密度：2.95（±0.05）g/cm³。

14）放大檢查：易見後刻面重影，可見氣液包體。

2.寶石學資料

晶體透明者用於收藏，磨製成刻面寶石很少直接作為珠寶首飾，多用於收藏。

3.產狀與產地

常見於基性侵入岩脈及偉晶岩中，亦見於火山岩杏仁體中，和葡萄石、沸石等共生。世界上出產寶石級硅硼鈣石的國家主要有美國、奧地利、英國等。

Ⅲ 硬硼鈣石與濃硫酸反應生成硼酸和二水硫酸鈣的化學方程式是什麼

硬硼鈣石與濃硫酸反應生成硼酸和二水硫酸鈣的化學方程式：

Ⅳ 硼鈣石用途

硼酸鈣在玻纖行業中的應用在當今玻璃纖維行業中，E玻璃作為主要的拉絲原料，佔世界總用量的70%以上，它的優良拉絲作業性能已被行業公認。可是某些原料在其用量達到一定高度時就會出現一些制約因素。所以研究或推薦應用一些新品種也成為人們關注的焦點。
硼酸鈣用作阻燃劑
阻燃機理：
1. 硼酸鈣受熱300C以上，即緩慢釋放結晶水，吸收大量熱能，降低燃燒面溫度。
2. 釋放出的水份，稀釋空氣中的氧，抑止燃燒反應。
3. 最終產生氧化硼玻璃狀薄膜，覆蓋於聚合物上，起隔熱阻氧作用。
4. 與有機鹵化物復配，阻燃效果更好。
用法與用量：
因為硼酸鈣與硼酸鋅相比，有比硼酸鋅更高的熱穩定性，故建議在使用時，復配20％－50％的硼酸鋅，能促進高硼硼酸鈣的分解，從而使硼酸鈣與其他起阻燃作用的有機鹵化物盡快復配，起到更好的阻燃效果。建議用量如下：
1. 在已經使用硼酸鋅的塑料、橡膠配方中，代替硼酸鋅總量的50％－80％，協同阻燃作用不變。降低成本。
2. 在沒有使用硼酸鋅的塑料、橡膠配方中，單一使用硼酸鈣，用量為物料總量的30％－40％，阻燃效果良好。
3. 在防火塗料中，用量30%-50%,阻燃效果良好。因為硼酸鈣有較好的遮蓋力，可適當減少其他遮色顏料（如鈦白粉等）的用量。

Ⅳ 礦物鑒定和研究的化學方法

礦物鑒定和研究的化學方法包括簡易化學分析和化學全分析:

(一)簡易化學分析法

簡易化學分析法，就是以少數幾種葯品，通過簡便的試驗操作，能迅速定性地檢驗出樣品(待定礦物)所含的主要化學成分，達到鑒定礦物的目的。常用的有斑點法、顯微化學分析法及珠球反應等。

(1)斑點法:這一方法是將少量待定礦物的粉末溶於溶劑(水或酸)中，使礦物中的元素呈離子狀態，然後加微量試劑於溶液中，根據反應的顏色來確定元素的種類。這一試驗可在白瓷板、玻璃板或濾紙上進行。此法對金屬硫化物及氧化物的效果較好。現以試黃鐵礦中是否含Ni為例，說明斑點法的具體做法。

將少許礦粉置玻璃板上，加一滴HNO₃並加熱蒸干，如此反復幾次，以便溶解進行完全，稍冷後加一滴氨水使溶液呈鹼性，並用濾紙吸取，再在濾紙上加一滴2%的二甲基乙二醛肟酒精溶液(鎳試劑)，若出現粉紅色斑點(二甲基乙二醛鎳)，表明礦物中確有Ni的存在。因此該礦物應為含鎳黃鐵礦。

(2)顯微化學分析法:該法也是先將礦物製成溶液，從中吸取一滴置載玻片上，然後加適當的試劑，在顯微鏡下觀察反應沉澱物的晶形和顏色等特徵，即可鑒定出礦物所含的元素。

這方法用來區別相似礦物是很有效的，例如呈緻密塊狀的白鎢礦(Ca［WO₄］)與重晶石(Ba［SO₄］)相似，此時只要在前者的溶液中滴一滴1∶3H₂SO₄，如果出現石膏結晶(無色透明，常有燕尾雙晶)，表明要鑒定的礦物為白鎢礦而不是重晶石。

(3)珠球反應:這是測定變價金屬元素的—種靈敏而簡易的方法。測定時將固定在玻璃棒上的鉑絲之前端彎成一直徑約為1mm的小圓圈，然後放入氧化焰中加熱。清污後趁熱粘上硼砂(或磷鹽)，再放入氧化焰中煅燒，如此反復幾次，直到硼砂熔成無色透明的小球為止。此時即可將灼熱的珠球粘上疑為含某種變價元素的礦物粉末(注意!一定要少)，然後將珠球先後分別送入氧化焰及還原焰中煅燒，使所含元素發生氧化、還原反應，借反應後得到的高價態和低價態離子的顏色來判定為何種元素。例如在氧化焰中珠球為紅紫色，放入還原焰中煅燒一段時間後變為無色時，表明所試樣品應為含錳礦物，具體礦物的名稱可根據其他特徵確定之。

(二)化學全分析

化學全分析包括定性和定量的系統化學分析。進行這一分析時需要較為繁多的設備和標准試劑，需要較純(98%以上)和較多的樣品，需要較高的技術和較長的時間。因此，這一方法是很不經濟的，除非在研究礦物新種和亞種的詳細成分、組成可變礦物的成分變化規律以及礦床的工業評價時才採用。通常在使用這一方法之前，必須進行光譜分析，得出分析結果以備參考。

Ⅵ （九）羥硅硼鈣石

1.礦物學特徵

1）礦物名稱：羥硅硼鈣石（Howlite），又名軟硼鈣石。

2）化學成分：Ca₂B₅SiO₉（OH）₅。

3）晶系及結晶習性：單斜晶系，板狀晶體，常呈塊狀集合體（見圖3-3-70）。

圖3-3-70 羥硅硼鈣石

4）顏色：白色、灰白色，常具深灰色和黑網脈，俗稱「白松石」。

5）光澤與透明度：玻璃光澤；半透明—不透明。

6）光性：二軸晶負光性，常為非均質集合體。

7）折射率與雙折射率：折射率為1.586～1.605（±0.003），點測法通常為1.59；雙折射率為0.019。

8）多色性：無。

9）熒光：長波紫外線下呈褐黃色；短波紫外線下為弱至中等，橙色。

10）吸收光譜：不特徵。

11）解理及斷口：無。

12）摩氏硬度：3～4。

13）密度：2.58（－0.13）g/cm³。

14）放大檢查：可見深灰色或黑色蛛網狀脈。

2.優化處理

易著色，可染成綠色（模仿綠松石）（見圖3-3-71）、藍色（模仿青金石）等顏色。顏色非天然分布，集中於網脈中，會褪色。濾色鏡下成粉或紅色。

圖3-3-71 染色羥硅硼鈣石（仿綠松石）

3.寶石學資料

羥硅硼鈣石盡管硬度很低，但經得起拋光，時常用作裝飾性寶石。

4.產狀與產地

主要產於鹽湖或硼酸鹽礦中，與石膏、硬石膏等共生。美國是寶石級羥硅硼鈣石主要產地。

Ⅶ 水硼鈣石，百科

物理性質紅硅硼鋁鈣石外觀：呈透明的似石榴石的紅-暗紅色晶體，屬六方晶系。玻璃光澤。硬度：7.5～8。相對密度：4.0。比重：4.01 折射率：no=1.816，ne=1.787；重摺率：0.029。光學性質：一軸晶，負光性，具多色性，平行於光軸方向為鮮紅色，在垂直於光軸振動方向上呈微褐淡橙黃色。有弱的鉻吸收光譜。長波紫外光下有微紅色熒光，短波下呈鮮紅色熒光。化學性質該礦物具體的化學成分不清。化學式：CaZrBAl9O18，也有人認為是Ca2Al10(Si，B，h)O19或Ca4BSiAl20O38

Ⅷ 碳硅硼的化學性質：

⑴常溫下不活潑，高溫下能與碳或活潑金屬Mg，Na等反應
點燃
CO2+2Mg==2MgO+C
△
2Na+2CO2==Na2CO3+CO
⑵（弱）酸性氧化物
CO2溶於水，水溶液呈弱酸性，部分轉化為H2CO3
CO2+H2O==H2CO3
可與鹼或鹼性氧化物作用生成鹽，用NH3.H2O吸收CO2可制NH4HCO3（小氮肥）。
二、碳酸和碳酸鹽
⒈碳酸
CO2溶於水中（溶解度1.45g/L～ 0.033mol/L，298K）有1─4%轉變為H2CO3，大部分以水合物形式CO2.xH2O存在
H2CO3==H++HCO3- K1=4.2×10-7
HCO3-==H++CO32- K2=5.6×10-11
這里K1、K2是按溶於水中的CO2全部轉化為H2CO3來計算的。若按實際濃度計算，K1 =2.4×10-4，K2=2.9×10-8較上述K值大得多。
⒉碳酸鹽
碳酸能生成碳酸氫鹽和碳酸鹽，其結構如下：
O - O2-
O─C O─C
O─H O CO32-
在HCO3-和CO32-中，C原子採取sp2雜化態，與各O原子形成σ鍵，故兩種離子均為平面結構。在HCO3-中，C原子與兩個非羥基O原子利用剩餘的2P軌道形成π34鍵；在CO32-中則C原子與三個O原子形成π46鍵。
性質：
⑴溶解性
所有碳酸氫鹽均溶於水，而正鹽則只有銨鹽和鹼金屬的鹽溶於水，這可以從離子之間的相互作用力（吸引力）大小來理解（除鹼金屬外，同種金屬元素形成的碳酸氫鹽溶於水，而正鹽不溶於水；鹼金屬的碳酸氫鹽溶解度小於正鹽溶解度）如
Ca2++CO32-==CaCO3 Ca2+與CO32- 陰離子電荷高、r小，晶格能較大，陰陽離子r相差小。
CaCO3+CO2+H2O==Ca(HCO3）2 Ca2+與HCO3- 陰離子電荷低、r大，晶格能較小，陰陽離子r相差大。
CO32-水合能大於HCO3-，向Ca(OH)2溶液（澄清的石灰水溶液）通入CO2，先析出沉澱，繼續通CO2則沉澱有溶解。
但易溶的（NH4）2CO3、K2CO3、Na2CO3等，其酸式鹽NH4HCO3、NaHCO3、KHCO3溶解度卻較小。例如，向（NH4）2CO3的濃溶液通入CO2至飽和可析出NH4HCO3晶體。
2NH4++CO32-+CO2+H2O==2NH4HCO3
這種溶解度的反常是由於在晶體中HCO3-通過氫鍵成鏈的結果
O O O O
C H C H C H
O O O O C
⑵水解性
碳酸是一種弱酸，其酸根離子具有較強的水解性，水解結果使溶液呈鹼性
CO32-+H2O==HCO3-+OH-
HCO3-+H2O==H2CO3+OH-
在金屬鹽類（鹼金屬和NH4+鹽除外）溶液加可溶性碳酸鹽，其反應產物（沉澱）可以有三種情況
A.金屬離子不水解，生成碳酸鹽，如鹼土金屬離子（Be2+除外）。
Ca2++ CO32-==CaCO3
B.金屬離子水解，其氫氧化物溶解度較大程度小於碳酸鹽溶解度，生成氫氧化物。如（Al3+、Cr3+、Fe3+)
2Al3++3CO32-+3H2O==2Al(OH)3↓ +3CO2
金屬離子完全水解，產物為氫氧化物。
C.金屬離子水解，其氫氧化物溶解度與碳酸鹽相近，生成鹼式碳酸鹽。如（Cu2+ 、Zn2+、Pb2+、Mg2+等）
2Cu2++2CO32-+H2O==Cu2(OH)2CO3↓ +CO2
4Mg2+ + 4 CO32- + H2O = Mg(OH)2·3MgCO3↓+CO2↑
⑶熱穩定性
碳酸鹽在加熱時，可分解為金屬氧化物和CO2(CO32-有較大的變形性）。一些金屬元素碳酸鹽，如BeCO3、ZnCO3、PbCO3等加熱即分解；而另一些金屬元素的碳酸鹽如Na2CO3、K2CO3在高溫溶融狀態下也觀查不到明顯的分解，碳酸鹽受熱分解的難易程度與陽離子的極化作用強弱相關。在碳酸根離子中，可以認為存在著C4+對O2-的極化作用。當陽離子靠近CO32-時，對相鄰的O2-的極化作用稱為反極化作用，陽離子的極化作用越強，這個與C4+相連的O2-就越易於斷鍵而發生碳酸鹽的熱分解。
一般而言，對M+來說，由於H+的半徑小，極化力大於M+，故碳酸鹽的熱穩定性有
M2CO3>M(HCO3）2>H2CO3
而M2+極化力大於相同類型構型的M+，故熱穩定性也有
MCO3<M2CO3
列出一些碳酸鹽的分解溫度
BeCO3 373K ZnCO3573KPbCO3 588K
Be2+ 8e r小 Zn2+ 18e Pb2+ 18+2e
CaCO3 1170KSrCO31462KBaCO31633K 8e
Li2CO31543KNa2CO3 很高 K2CO3 很高
§14-3硅
硅與碳同族，價電子層構型均為ns2np2，但由於其位於第三周期r較大，且有價層3d 軌道可以利用，故其與碳表現出一定的不同成鍵特性：⑴最高配位數為6（利用了價層3d軌道），常見配位數為4；⑵僅以σ鍵鍵合，不能形成pπ－pπ鍵（半徑較大）。
3-1單質硅
硅在自然界大量存在於黏土和沙子中。單質硅性質介於金屬和非金屬元素之間，是一種准金屬（類金屬、半金屬），是制半導體的材料。單質硅有無定形硅和晶形硅兩種晶型，晶形硅具有金剛石結構（sp3雜化），因此熔點高，硬度大（7.0），常溫下化學性質不活潑。
高純硅和鍺都是重要的半導體材料。回憶前面學過的金屬的能帶理論：
⑴主族金屬元素的ns和np帶重疊，過渡金屬的（n-1）d和ns、np帶重疊，形成導帶；
⑵絕緣體導帶全空，價電子充滿滿帶，滿帶到導帶之間的禁帶Eg（ΔE）≥5eV；
⑶半導體滿帶和導帶之間的禁帶Eg（ΔE）≤3eV（可見光λ400～760nm，即3.1～1.77eV，因此半導體在光照下或加熱時導電能力可大大增加。如Se半導體材料製成的硒光電管，在光照下導電能力提高近千倍）。
⒈制備
工業上用焦炭在電爐中還原石英砂制粗硅
3273K
SiO2+2C==Si+2CO 粗硅用化學方法轉化
723-773K
Si（粗）+2Cl2(g）====SiCl4(l)
或
523-573K
Si（粗）+2HCl(g）====SiHCl3(l)+H2(g)
將得到的SiCl4或SiHCl3精餾提純後用H2還原可得高純Si，如
電爐
SiCl4+2H2==Si（純）+4HCl
Mo絲
製得的高純硅摻雜⑴摻入少量ⅤA的P、As、Sb、Bi為n型半導體（多1個電子帶負電荷）；⑵ 摻入少量ⅢA的B、Al、Ga、In為P型半導體（少1個電子帶正電荷，留下空穴）。摻雜的作用是減小Eg。Si的Eg=1.1eV，摻入少量P原子後Eg約為0.044 eV，摻入少量Al原子後Eg約0.057eV。
計算機晶元即高純硅製品。據報導，製造一塊晶元（10g重）有400道工序，需用高純度HF、HCl、AsH3、PH3等。中和一塊晶元所用廢酸液還需若干鹼液，環境代價巨大，因此正致力於研製綠色計算機。
一種新發展起來的納米技術，用單個的原子或分子製造新的物質或產品。納米材料科學為材料科學的一個新分支。從材料的結構單元層次來說，它介於宏觀物質和微觀原子、分子的中間領域。在納米材料中，界面原子占極大比例，而且原子排列互不相同，界面周圍的晶格結構互不相關，從而構成與晶態、非晶態均不同的一種新的結構狀態。
在納米材料中，納米晶粒和由此而產生的高濃度晶界是它的兩個重要特徵。納米晶粒中的原子排列已不能處理成無限長程有序，通常大晶體的連續能帶分裂成接近分子軌道的能級，高濃度晶界及晶界原子的特殊結構導致材料的力學性能、磁性、介電性、超導性、光學乃至熱力學性能的改變。納米相材料跟普通的金屬、陶瓷，和其他固體材料都是由同樣的原子組成，只不過這些原子排列成了納米級的原子團，成為組成這些新材料的結構粒子或結構單元。其常規納米材料中的基本顆粒直徑不到100 nm，包含的原子不到幾萬個。一個直徑為3 nm的原子團包含大約900個原子，幾乎是英文里一個句點的百萬分之一，這個比例相當於一條300多米長的帆船跟整個地球的比例。
納米材料研究是目前材料科學研究的一個熱點，其相應發展起來的納米技術被公認為是21世紀最具有前途的科研領域。
⒉化學性質主要表現為非金屬性（非晶態－無定形硅）
⑴與非金屬作用
常溫下可與F2反應，生成SiF4。在高溫下能與其它鹵素和一些非金屬單質如O2、N2、C等反應。SiC金剛砂；Si3N4強共價鍵化合物，有價值的陶磁材料。
⑵與酸作用
Si在有氧化劑（HNO3、CrO3、KMnO4、H2O2等）存在條件下，與HF酸反應
3Si+4HNO3+18HF==3H2SiF6+4NO↑+8H2O
若僅與氧化性酸則因其被「鈍化」而不反應。
⑶與鹼作用
無定形硅與強鹼反應放出H2
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑ 濃鹼液中 酸性
⑷與某些金屬反應生成硅化物，如FeSi2、Mo3Si等，這些化合物組成式與元素的氧化數無關，為非整比化合物。
3-2硅烷
硅與碳相似，也有一系列氫化物，由於Si─Si（222kJ/mol）鍵合能力比C─C鍵（345.6kJ/mol）差，故其氫化物較碳少得多，至今還不到12種，其通式為
SinH2n+2（7≥n≥1），結構與烷烴相似。
⒈制備
金屬硅化物與酸反應，如
-4 +4
Mg2Si+4HCl==SiH4 +2MgCl2SiH4甲硅烷，同時還有其它硅烷生成（Si為+4價，Si的電負性小於H 1.9<2.20）。
或用強還原劑LiAlH4還原硅的鹵化物，如
+3 -1 -3 +1
2Si2Cl6(l)+3LiAlH4(s）==2Si2H6(g)+3LiCl(s)+3AlCl3(s）乙醚中
H-具有很強的還原性。
⒉性質
硅烷為無色無臭的氣體（SiH4）或液體（Si2H6），能溶於有機溶劑，熔沸點均較低。
化學性質：較相應烷烴活潑
⑴強還原性
能與O2或其它氧化劑猛烈反應，在空氣中自燃，產物為SiO2，反應放出大量的熱.
燃燒
SiH4+2O2==SiO2+2H2O △H°=-1430KJ/mol
SiH4+2KMnO4==2MnO2↓ +K2SiO3+H2↑+H2O
SiH4+8AgNO3+2H2O==8Ag +SiO2↓ +8HNO3
後二反應可用於檢驗硅烷。
⑵在純水中不水解，但當有微量鹼存在作為催化劑，反應即迅速並激烈地進行
鹼 δ- δ+
SiH4+(n+2）H2O==SiO2.nH2O↓ +4H2↑ C－H
SiH4+3H2O==H2SiO3↓ +4H2↑ δ+ δ-
SiH4+2OH-+H2O==SiO32- +4H2↑ Si－H
⑶熱穩定性差
高硅烷適當加熱即分解為低硅烷，低硅烷（如SiH4）加熱至773K以上即分解為單質硅和H2，因此可用此反應制高純硅
>773K
SiH4===Si+2H2↑
⒊3硅的鹵化物和氟硅酸鹽
一、鹵化物
⒈制備：
①SiF4
石英砂SiO2螢石CaF2與濃H2SO4一同加熱
SiO2 + 2CaF2 + 2H2SO4 === SiF4↑ + 2CaSO4↓ + 2H2O
硅與F2直接化合
Si + 2F2 === SiF4
②SiCl4
以前將煤與砂子加熱至紅熱，讓氯氣通過
SiO2 + 2C + 2Cl2 === SiCl4↑ + 2CO↑
現在一般用硅或硅鐵在加熱下與Cl2直接反應：
453-473K
Si + 2Cl2 === SiCl4
SiCl4 + 4NH3 + 2H2O=SiO2 + 4NH4Cl 軍用煙幕
燃燒
SiCl4 + H2+ O2 ===SiO2 + 4HCl
SiCl4與H2混合在空氣中燃燒，得到SiO2 細粉用做橡膠填料。
3SiCl4 + 2Al2O3=== 3 SiO2 + 4AlCl3加熱
SiCl4 + 2P2O5 === 3SiO2+ 4POCl3 加熱
SiCl4 + 4SO3=== SiO2 + 2S2O5Cl2
⒉性質
水解性：（CCl4不水解，因C無價層d軌道。）
SiCl4 + 3H2O === H2SiO3↓ + 4HCl故易在潮濕空氣中發煙
SiF4 + 3H2O === H2SiO3↓+4HF ┐3SiF4+3H2O===H2SiO3↓+2H2SiF6
SiF4 + 2HF=== H2SiF6 ┘
二、氟硅酸鹽：H2SiF6為一強酸，其Li、Ca鹽可溶，而Na、K、Ba鹽難溶。
生產磷肥：Ca3(PO)4 + H2SO4 === CaSO4↓ + Ca2(H2PO4）2
由於礦石中混有SiO2、CaF2，故能產生SiF4有害氣體，利用Na2SiF6的不溶性，可用Na2CO3溶液吸收SiF4：
3SiF4 + 2Na2CO3 + 2H2O === 2Na2SiF6↓白 + H4SiO4↓ + 2CO2↑
Na2SiF6可用作殺蟲劑，搪瓷填料及木材防腐。
3-4硅的含氧化物
⒈二氧化硅
天然SiO2分為晶態和無定形兩大類。晶態二氧化硅主要存在於石英礦中，有石英、鱗石英和方石英三種變體。純石英為無色晶體，大而透明的稜柱狀石英稱為水晶；紫水晶，瑪瑙，碧玉都是含雜質的有色晶體。砂子是混有雜質的石英細粒，硅藻土則是無定形二氧化硅。SiO2僅表示組成的最簡式，不存在單個分子。
晶態SiO2為原子晶體，其基本結構單元為SiO4。Si原子採取sp3雜化態位於四面體中心分別以共價單鍵與4個氧原子相聯結，四個O原子位於四面體頂角，通過O 原子把這些四面體聯結成一個巨分子，因此石英具有熔點高，硬度大的性質。將石英在1873K熔融，冷卻後它不再成為晶體，而成為石英玻璃，石英玻璃與普通玻璃均是過冷液體。在石英玻璃中，基本組成單元仍是SiO4，但排列不象晶體中那樣整齊。石英玻璃熱膨脹系數小，可用於製造耐高溫儀器，它還可以透過紫外線，故可用於製造光學儀器及光導纖維。
SiO2的化學性質不活潑，主要反應有以下幾點：
⑴高溫下可被Mg、Al、B還原，如
高溫
SiO2+2Mg==2MgO+Si
⑵可與F2或HF酸反應，如
SiO2+4HF==SiF4↑ +2H2O（因此HF酸不能用玻璃容器盛裝）
⑶SiO2為酸性氧化物，故能與熱的濃鹼或熔融的鹼或Na2CO3反應，生成硅酸鹽。如
Δ
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
熔融 制Na2SiO3
SiO2+Na2CO3==Na2SiO3+CO2↑
因此盛鹼溶液的玻璃瓶不用玻塞而用橡膠塞，因（普通）玻璃是硅酸鹽類。
⒉硅酸
硅酸是組成復雜的白色固體，通常用化學式H2SiO3表示。因SiO2不溶於水，故制硅酸只能用可溶性硅酸鹽與酸反應
SiO44-+4H+==H4SiO4↓ H4SiO4不穩定，可以自相縮合。
H4SiO4叫正硅酸，為一原酸，經脫水隨反應條件不同而生成一系列酸，通式為xSiO2.yH2O。如
偏硅酸 H2SiO3 X=1Y=1
二硅酸 H6Si2O7 X=2Y=3
三硅酸 H4Si3O8 X=3Y=2
二偏硅酸H2Si2O5 X=2Y=1
因偏硅酸組成最簡單，故常以H2SiO3代表硅酸。H2SiO3是一種二元弱酸，K1=2×10-10，K2=1×10-12。硅酸在水中析出是由於單個分子的硅酸縮合成多酸，形成溶膠，在溶膠中加電解質可得半凝固態、軟而且透明並有彈性的硅酸凝膠。將凝膠充分洗滌除雜，乾燥脫水即得多孔性固體稱為硅膠。硅膠用作乾燥劑，吸附劑及催化劑載體，將硅膠用CoCl2溶液浸泡乾燥後，根據顏色變化，可判斷其吸水程度（蘭 無水，粉紅 飽和）。
⒊硅酸鹽
⑴硅酸鈉
硅酸鹽中只有鹼金屬硅酸鹽可溶於水。最常用的硅酸鹽是硅酸鈉，硅酸鈉為強鹼弱酸鹽，水解使溶液呈鹼性
Na2SiO3+2H2O==NaH3SiO4+NaOH
2NaH3SiO4==Na2H4Si2O7+H2O 有多硅酸鹽生成
或 2Na2SiO3+H2O==Na2Si2O5+2NaOH
工業上制硅酸鈉是將石英砂、硫酸鈉和煤粉混合，放在反射爐內在1373K─1623K溫度下反應1小時，冷卻後所得玻璃塊狀物，即粗硅酸鈉，將粗硅酸鈉用水蒸汽處理使之溶解成為粘稠液體，俗稱水玻璃，它是多種多硅酸鹽的混合物，化學組成為Na2O.nSiO2。水玻璃廣泛用於建築工業，輕工業，如建築塗料，粘合劑，肥皂洗滌劑填料，以及用於制硅膠和分子篩等。
1373～1623K
SiO2+Na2SO4+C====Na2SiO3+CO↑+SO2↑
Δ
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O 加壓鍋中煮之。
熔融 制Na2SiO3
SiO2+Na2CO3==Na2SiO3+CO2↑
⑵天然硅酸鹽
如石棉、沸石、雲母、滑石、高嶺土（粘土的主要成分）、長石、石榴石等見P580表14- 5 及P591表14-7。
⑶硅酸鹽工業簡介
硅酸鹽工業屬於無機化工，它們主要產品類型有
A.玻璃
普通玻璃是Na2CO3、CaCO3和SiO2共熔得到的硅酸鈉和硅酸鈣的混合物，共熔後CO2逸出。普通玻璃配方為： SiO2:Na2CO3:CaCO3 = 100:40:25
加入不同的金屬氧化物可得不同顏色的玻璃；如用鉀鹽代替鈉鹽，製成的硬玻璃耐熱性高於鈉玻璃；硬質玻璃（Pgrex型，硼硅酸玻璃）則是用B2O3代替部分SiO2製得，玻璃是過冷液體。
B.陶瓷
是粘土經高溫失水後，一些Si─O骨架重新形成的產品。
C.水泥
是將粘土與石灰石加熱到1723K左右燒結成塊，再磨碎製成。是一種復雜的鋁硅酸鹽及氧化鈣的混合物。
D.沸石與分子篩
是一種具有多孔結構的鋁硅酸鹽，其中有許多空穴的通道，因此具有吸附能力和分子交換能力，其吸附選擇性高，容量大，熱穩定性好，並可活化再生反復使用。分子篩有天然分子篩─沸石分子篩和人工合成分子篩，按分子篩的結構，孔徑不同而分為不同型號，如4A、5A。
目前已有不含硅的氧化物分子篩。分子篩廣泛用於石油化工領域。
§14-4硼
B為ⅢB族元素，價電子構型為2s22p1，價軌道4個，價電子3個。成鍵軌道為：
sp3雜化 四配位BF4-、BH4-
sp2雜化 三配位BCl3、B(OH)3
B激發態
成鍵特性：⑴共價性，形成共價化合物；⑵缺電子，空軌道接受供體電子對形成σ配鍵或形成多中心鍵；⑶多面體習性，晶態硼及許多硼化合物具有多面體結構。
多中心鍵是指較多原子依靠較少電子結合形成的一種共價鍵。
一、單質硼
單質硼分為晶態硼和無定形硼。晶態硼為黑色具有金屬外貌的固體，有多種變體，它們都是以B12正二十面體為基本結構單元（這個二十面體由12個B原子組成，有12 個頂角和二十個等邊三角形的面，每個頂角有一個硼原子），因連接方式不同，鍵不同而形成不同的晶體類型。晶態硼屬於原子晶體，因此硬度大，熔沸點高，化學性質也不活潑。無定形硼則為棕色粉末，其化性較活潑。
制備： Δ
B2O3+Al==Al2O3+2B（棕色，無定形） 粗硼與制備硅相似。
Δ
B2O3+Mg（粉）==3MgO+2B 粗硼
Δ
2B+3Br2==2BBr3
1273～1473K
2BBr3+3H2====2B（晶態）+6HBr
無定形硼的主要性質有：
⑴與氧反應
973K
4B+3O2==2B2O3 ΔH°=-2887KJ/mol 火焰綠色
B─O鍵鍵能為561─690KJ/mol。從反應的生成熱和鍵能數據可知，B與O的親和力很大，因此B 可作為還原劑從許多氧化物中奪取氧。
⑵與其它非金屬作用
室溫與F2反應得到BF3；加熱時能與Cl2、Br2、S、N2反應分別得到BCl3、BBr3、B2S3和BN；不與H2直接反應。BN稱為無機石墨
⑶能被氧化性酸氧化（與硅不同）
氧化性酸如濃HNO3，濃H2SO4及王水能將B氧化：
B+3HNO3==H3BO3+3NO2↑
2B+3H2SO4（濃）==2H3BO3+3SO2↑
⑷與強鹼作用 與硅類似
2B+6NaOH（熔融）==2Na3BO3+3H2↑
⑸與金屬作用
在高溫下能與幾乎所有金屬反應生成金屬硼化物，它們與金屬硅化物一樣是非整比化合物，如Nb3B4、Cr4B等。
二、硼烷 乙硼烷的分子結構
B與H2不直接反應，可用類似制硅烷的方法制備硼烷：
Mg3B2+4H3PO4=2Mg3(PO4）2+B4H10+H2
4BCl3+3LiAlH4=3LiCl+3AlCl3+2B2H6
烷烴、硅烷、硼烷組成上都相似，但硅烷與硼烷理化性質更接近。硼烷可分兩大類：一類通式為BnHn+4，另一類為BnHn+6。前一類較穩定，下面以B2H6為例介紹硼烷的結構特點和性質。
⒈乙硼烷的分子結構
在B2H6分子中，有14個價軌道，其中B原子採取SP3雜化態，兩個B原子共有8個（SP3雜化） 軌道，6個H原子有6個價軌道（1S軌道），但價電子數則只有12，兩個B原子各有3個價電子，4個價軌道中有一個是空軌道，6個H原子各有有1個價電子共6個價電子，因此B2H6是缺電子分子。在此分子中，兩個B原子各與2個H原子形成2個B─H鍵，這4個B─H鍵用去8個價電子，4個B─H 鍵在同一平面上，剩下4個價電子則在2個B原子和另外2個H 原子之間形成了垂直於上述平面的兩個三中心二電子鍵：一個位於平面之上，另一個位於平面之下，每個三中心二電子鍵由一個H 原子和兩個B原子共用2個電子構成，這個氫原子具有橋狀結構，
H
稱為橋氫原子，通過它把兩個B 原子連接起來，這種鍵可用B B（3C─2e）表示，其鍵合圖示及軌道填充情況如下：
H
因此，在乙硼烷中有兩種鍵，即B─H（2C─2e正常σ鍵）硼氫鍵和B B（3C─2e）氫橋鍵。
B B
高硼烷中還有類似的B B開口式硼橋鍵和B B閉合式硼橋鍵。
⒉乙硼烷的化學性質
強還原性
燃燒
B2H6+3O2==B2O3+3H2O ΔH°=-2166KJ/mol
B2H6+6X2==2BX3+6HX X=鹵素
水解性
B2H6+6H2O==2H3BO3↓ +6H2↑
熱穩定性
受熱可轉變為高硼烷（373K以下穩定），條件不同，主產物不同，如
加壓
2 B2H6==B4H10+H2↑
高硼烷的性質見P597表14-9。
B2H6與LiH在乙醚中作用，可生成還原性更強的配合物
乙醚中
2LiH+ B2H6==2LiBH4 硼氫化鋰
LiBH4不溶於乙醚，能溶於水或乙醇，在溶液中有BH4-，還原性極強（提供H-），選擇性高，且用量少、操作簡單、副反應少，對溫度無特殊要求，故常用於有機化工。
硼氫配合物見P600 4-4。
三、鹵化物 BX3 X=F、Cl、Br、I 主要為BF3、BCl3
⒈結構：B原子sp2雜化，B用三條sp2雜化軌道（各有一單電子）與X原子的成單p 電子配對形成σ鍵，B-X鍵長略短於正常的單鍵：如共價半徑：B80pm F 72pm其和為152pm，但B-F鍵長為130pm。分析原因可認為垂直於sp2雜化軌道平面的2pz軌道為空軌道，可接受X原子的npz軌道的電子而形成配位π鍵，可以考慮形成π64鍵。（比較BH3）
⒉制備：同SiX4的制備
如：B2O3 + 3CaF2 + 3H2SO4 === 2BF3 + 3CaSO4 + 3H2O
Δ
B2O3 + 3C + 3Cl2 === 2BCl3 + 3CO↑
也可與X2直接反應。
⒊性質：因B的缺電子性，表現為Leweis酸，可接受H2O、HF、NH3、醚、醇及胺類的配位原子上的電子對。
水解： 4BF3 + 3H2O === H3BO3 + 3HBF4
相當於： BF3 + 3H2O === H3BO3 + 3HF
BF3 + HF === HBF4
BF3少量通入水中水解，也可形成1:1或1:2的加合物
硼的氯、溴、碘化合物則迅速、完全水解
BCl3 + 3H2O === H3BO3 + 3HCl
BCl3 + H2O → H2OBCl3 → HOBCl2 + HCl
2H2O └――――→B(OH)3 + 2HCl
注意：SiCl4水解是利用了價層d軌道，而BCl3是因其缺電子性質。
BF3 + NH3 === BF3.NH3
BF3在有機合成化工中是一種很有用的催化劑，美國每年生產BF3 4000T。
四、硼酸和硼酸鹽
⒈硼酸
硼酸包括H3BO3（正）、HBO2（偏）和多硼酸xB2O3.yH2O如四硼酸H2B4O7等。
結構：
正硼酸H3BO3中基本結構單元是BO3。在H3BO3晶體中，每個B原子用3個SP2雜化軌道與3 個羥基氧原子以σ鍵相結合，每個O原子還以氫鍵與另一個H3BO3單元中的H 原子結合而連成片層結構（P602 圖14-2）：
O
B
O O
層與層之間則通過范德華力相吸引。（在多硼酸中，除了有BO3結構單元外（平面三角形）， 還有四面體結構的BO4結構單元這兩種基本結構單元。）
性質：H3BO3為白色片狀晶體，有滑膩感，可作潤滑劑。由於分子的締合，在冷水中溶解度很小，加熱時，由於晶體中部分氫鍵斷裂溶解度增大。
⑴受熱分解
422K
H3BO3===HBO2+H2O
578K
HBO2===B2O3+H2O
⑵） H3BO3為一元弱酸，Ka=6×10-10
H H 加合性
O O -
HO─B +:OH2 ────> HO─B←OH +H+
O <；──── O
H H
因此其水溶液呈酸性，並不是因為其分子中羥基斷裂O─H鍵給出H+，而是B作為缺電子原子，B(OH)3作為Lewis酸接受H2O分子中O原子的電子對而導致H2O分子中O─H斷鍵電離出H+，是B(OH)3具有加合性（加合OH-）的表現。
利用H3BO3的缺電子性質，在H3BO3中加入多羥基化合物，如甘油（丙三醇）或甘露醇（甘露糖與葡萄糖分子式相似，結構式不同）等，可使生成的配合物表現出（一元強酸的性質）較強的酸性，可以用強鹼來滴定：
R R R
H─C─OH H─C─O O─C─H-
2 │ +H3BO3= │ B │ +3H2O+ H+
H─C─OH H─C─O O─C─H
R R R
產物-1價離子體積大，負電荷分散，對H+離子的吸引減弱，故酸性增強。
⑶硼酸根的鑒別：利用H3BO3與甲醇或乙醇在濃H2SO4 存在下生成揮發性硼酸酯燃燒所特有的綠色火焰鑒別 H2SO4（濃）
H3BO3+3CH3OH==B(OCH3）3+3H2O
⑷與鹼作用H3BO3與強鹼NaOH中和，得NaBO2
H3BO3+NaOH==NaBO2+2H2O
在鹼性較弱條件下生成四硼酸鹽，如
4 H3BO3+ 2NaOH+3H2O==Na2B4O7.10H2O
硼砂
⑸與H2O2（加NaOH）反應
H3BO3+H2O2+NaOH+H2O=NaBO2.H2O2.3H2O
NaBO2.H2O2.3H2O，教材中寫作NaBO3.4H2O被稱為過硼酸鈉，實際為過氧化氫合物。NaBO3. 4H2O為無色晶體，用於洗衣粉中作漂白劑（利用其氧化性）。
制備：
由於H3BO3的溶解度小，因此任何一種硼酸鹽與酸反應均析出硼酸。因此制備硼酸可用硼酸鹽加酸，如工業上用硼鎂礦與H2SO4作用制H3BO3
Mg2B2O5.H2O+2H2SO4==2 H3BO3 +2MgSO4
⒉硼酸鹽
硼酸鹽中，除鹼金屬硼酸鹽外，基本上都不溶於水。最常用的硼酸鹽是硼砂Na2B4O7.10H2O。在硼砂晶體中，[B4O5(OH)4]2-離子通過氫鍵連接成鏈狀結構，鏈與鏈之間則通過Na+，以離子鍵結合，8個水分子則存在於鏈之間，故其分子式按結構應寫作Na2B4O5(OH)4.8H2O。
[B4O5(OH)4]2-是多硼酸的酸根離子，其構成結構單元包含平面三角形的BO3和四面體的BO4（見P604 圖14-12）
OH
O─B─O 2-
HO─B O B─OH
O─B─O
OH
硼砂的工業制備：
⑴用濃鹼液分解硼鎂礦
Mg2B2O5.H2O+2NaOH==2NaBO2+2Mg(OH)2↓
向較濃的NaBO2溶液通入CO2，降低溶液的鹼性，使NaBO2轉化為硼砂
4NaBO2+CO2+10H2O==Na2B4O5(OH)4.8H2O+Na2CO3
然後結晶分離製得硼砂。
⑵硬硼鈣石加碳酸鈉 共煮
Ca2B6O11.5H2O + 2Na2CO3 == Na2B4O7.10H2O +2NaBO2 +2CaCO3 習題15⑵
性質：
⑴在乾燥空氣中風化（即失去結晶水），623～673K時變為無水鹽，再加熱則熔為玻璃狀，熔融冷卻後成為玻璃狀物質。
⑵在熔融狀態能溶解某些金屬氧化物，生成帶特徵顏色的硼砂玻璃，例如
Na2B4O7+CoO==2NaBO2.Co(BO2）2 蘭寶石色
在分析化學上利用硼砂的這種性質來鑒別某些金屬離子，這種方法叫硼砂珠試驗，這一性質應用於搪瓷工業和玻璃工業的上釉著色和焊接金屬時除去表面氧化物。
⑶較易水解
B4O5(OH)42-+5H2O==2H3BO3+2B(OH)4-
從產物可以看出，硼砂水解生成等物質的量的弱酸及其鹽，因此溶液具有緩沖作用。0.01mol.L-1硼砂溶液pH=9.18(pH=pKa）。
⑷與NH4Cl反應，可得BN
Δ
Na2B4O7+2NH4Cl==2NaCl+B2O3+2BN（白色）+4H2O
四、硼、硅性質的相似性
B和Si雖是不同族元素，在周期表中處於相鄰族的對角位置，由於離子極化作用相近（Si4+電荷高一些，但半徑大；B3+電荷低一些，但半徑小），因此性質上有許多相似之處。
⒈單質晶體都是高熔點原子晶體； 與鍵強度相關
⒉在自然界均以含氧化合物存在；
⒊單質（無定形）都能與強鹼作用放出H2；濃鹼或熔融的鹼
2B+2NaOH+2H2O==2NaBO2+3H2↑
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑
反應的進行，都是與由鍵能較低的Si─Si，B─B鍵轉變為鍵能更高的Si-O，B-O 鍵相關。
Si─Si 222B─B293±21 Si─O452B─O561─690KJ/mol
⒋鹵化物都徹底水解，生成含B─O，Si─O鍵的化合物（硅酸、硼酸）
⒌都有一系列氫化物，氫化物均有揮發性，不穩定
⒍含氧酸都是弱酸，含氧酸鹽都易水解
⒎都易形成多酸和多酸鹽

Ⅸ 如何設計關於硼砂的分析化學實驗

1、0.1 mol/L HCl溶液的配製

用量筒量取濃HCl約4.5 ml，置於盛有少量H2O的500 ml量杯中，加H2O至刻度，轉移至試劑瓶中。貼上標簽。

2、0.1 mol/L HCl溶液的標定

在分析天平上用減重法精密稱取2~3份基準物質Na2CO3(0.11~0.14g)，分別置於錐形瓶中，加25ml H2O溶解後，加甲基橙指示劑1~2滴，用待標定的HCl溶液滴定至溶液由黃色變為橙色即為終點。

計算公式：C(HCl)= ×103

3、硼砂含量的測定

在分析天平上用減重法准確稱取硼砂2~3份(0.4 g左右)，分別置於錐形瓶中，加25 ml H2O溶解後，加甲基紅指示劑1~2滴，用HCl標准溶液滴定至溶液變為橙色，即為終點。根據下列計算公式，可算出硼砂含量：

Ⅹ 硼礦的礦物原料特點

世界上含硼礦物很多，根據含硼礦物的化學組成，可將其分為三類：硼硅酸鹽礦物、硼鋁硅酸鹽礦物和硼酸鹽礦物。其中，硼硅酸鹽礦物主要是硅鈣硼石和賽黃晶；硼鋁硅酸鹽礦物主要有電氣石和斧石。這兩類硼礦物中，除了硅鈣硼石尚具有工業價值外，其他或是難以加工，或因未大量聚集成工業礦床而意義不大。目前，作為硼工業原料的主要是第三類——硼酸鹽礦物。這類礦物有100多種，但作為工業硼資源開發利用的僅有10餘種，如天然硼砂、遂安石、硼鎂石、硬硼鈣石、天然硼酸、鈉硼解石、柱硼鎂石等。在中國，硼鎂石、遂安石、硼鎂鐵礦、硼砂、鈉硼解石、柱硼鎂石等均可形成大、中型礦床。下面分別簡介一下幾種主要硼酸鹽礦物的物理、化學性能。
硼鎂石 Mg2[B2O4(OH)](OH)：B2O3 的理論含量為41.38%；呈纖維狀、板狀、柱狀晶形；具有絲絹光澤；顏色有白、灰、淺黃色；密度為2.62～2.75 g/cm3，莫氏硬度3～4，不溶於水。
硼鎂鐵礦（Mg·Fe)3 Fe[BO3]O2：B2O3 的理論含量17.83% ；形態有針狀、柱狀、纖維狀、短柱狀-粒狀集合體等多種晶形；具有珍珠、金剛光澤；顏色有黑色和黑綠色；密度為3.6～4.7 g/cm3；莫氏硬度5.5～6；不溶於水。
天然硼砂Na2B4O5(OH)4·8H2O：B2O3 的理論含量是36.51% ；形態為晶體或緻密塊狀、土狀集合體；顏色有白色、淺灰色和淺黃色；密度為1.69～1.72 g/cm3；莫氏硬度2.0～2.5；可溶於水。
遂安石Mg2(B2O5)：B2O3 的理論含量46.34%；形態有板柱狀、楔狀、竹葉狀、針狀、纖維狀等多種晶形；呈玻璃油脂光澤；有白色或淡褐色；密度為2.91～2.93 g/cm3；莫氏硬度5.9；不溶於水。
鈉硼解石NaCa(H2O)6[B3B2O7(OH)4]：B2O3 的理論含量42.95% ；晶形有纖維狀、針狀集合體兩種；呈玻璃、絲絹光澤；無色或白色；密度1.65～1.95 g/cm3；莫氏硬度2.5；難溶於水。
硬硼鈣石Ca(H2O)[B2BO4(OH)3]：B2O3 的理論含量50.81% ；形態為等粒狀、放射狀、緻密狀集合體；有玻璃、金剛光澤；白色或無色；密度2.41～2.44 g/cm3；莫氏硬度4.5～5；不溶於水。
柱硼鎂石Mg[B2O(OH)3]：B2O3 的理論含量42.46% ；有柱狀、短柱狀和纖維狀3種晶形；玻璃光澤；顏色有白色、灰白色或無色；密度2.3 g/ cm3；莫氏硬度3.5。