Štruktúra Nitruro de Boro (BN), vlastnosti, získanie, použitia

On Bór Je to anorganická tuhá látka tvorená spojením atómu bóru (B) s atómom dusíka (N). Jeho chemický vzorec je BN. Je to veľmi odolná biela pevná látka pri vysokých teplotách a je to dobrý vodič tepla. Používa sa napríklad na výrobu laboratórnych crosolov.

Boro nitruro (BN) je odolný voči mnohým kyselinám, má však určitú slabosť na útoky kyseliny fluoridov a roztavených báz. Je to dobrý izolátor elektriny.

Štruktúra nitridu boro (BN). Akkeramop [verejná doména]. Zdroj: Wikimedia Commons.

Získava sa v rôznych kryštalických štruktúrach, z ktorých najdôležitejšie sú šesťuholníky a kubické. Šesťuholníková štruktúra pripomína grafit a je klzká, takže sa používa ako mazivo.

Kubická štruktúra je takmer taká tvrdá ako diamant a používa sa na výrobu rezných nástrojov a na zlepšenie tvrdosti iných materiálov.

S bórom nitridu môžete vyrábať mikroskopické trubice (extrémne tenké) nazývané nanotrubice, ktoré majú lekárske aplikácie, ako napríklad transport v tele a uvoľňovanie liekov proti nádorom rakoviny.

[TOC]

Štruktúra

Boro Nitruro (BN) je zlúčenina, v ktorej sú atómy bóru a dusíka kovalentne spojené s trojitým odkazom.

Izolovaná molekula nitridu bóru má atóm dusíka spojeného s trojitým odkazom. Benjah-Bmm27 [verejná doména]. Zdroj: Wikimedia Commons.

V pevnej fáze je BN tvorený rovnakým počtom atómov bóru a dusíka vo forme 6 kruhov členov.

Rezonančné štruktúry kruhu BN. Autor: Teachi. Zdroj: Wikimedia Commons.

BN existuje v štyroch kryštalických formách: hexagonálny (H-BN) podobný grafitu, kubický (C-BN) podobný Diamond, Rhomboédica (R-BN) a Wurtzita (W-BN).

Štruktúra H-BN je podobná štruktúre grafitu, to znamená, že má roviny šesťuholníkov, ktoré majú atómy bóru a dusíka, ktoré sa striedajú.

Štruktúra vo forme samostatných lietadiel šesťuholníkového bóru. Benjah-Bmm27 [verejná doména]. Zdroj: Wikimedia Commons.

Medzi rovinami H-BN je veľká vzdialenosť, ktorá naznačuje, že sú zjednotené iba prostredníctvom síl van der Waals, ktoré sú veľmi slabými príťažlivými silami a plány sa môžu ľahko posúvať.

Môže ti slúžiť: slnko

Z tohto dôvodu je H-BN na dotyk nemilosrdný.

Štruktúra kubického Bn C-Bn je podobná diamantu.

Porovnanie kubického nitruro (vľavo) a hexagonálny (vpravo). Od: Benutzer: Oddball, vektorová verzia od Chrisa 論 [Public Domain]. Zdroj: Wikimedia Commons.

Menovanie

Bór

Vlastnosti

Fyzický stav

Mastná alebo klzká biela pevná látka na dotyk.

Molekulová hmotnosť

24,82 g/mol

Bod topenia

Sublima pri približne 3000 ° C.

Hustota

HEXAGONAL BN = 2,25 g/cm³

Kubický bn = 3,47 g/cm³

Rozpustnosť

Mierne rozpustný v horúcom alkoholu.

Chemické vlastnosti

Kvôli silnému prepojeniu medzi nitrogénom a bórom (trojnásobná väzba) bóru má vysokú odolnosť proti chemickému útoku a je veľmi stabilný.

Je nerozpustný v kyselinách, ako je kyselina HCl chlorovodíková, kyselina dusičná HNO₃ a kyselina sírová H₂SW₄. Je však rozpustný v roztavených bázách, ako je hydroxid lítium LiOH, hydroxid draselný KOH a hydroxid sodný NaOH.

Nereaguje s väčšinou kovov, skla alebo solí. Niekedy reaguje s kyselinou fosforečnej h₃Po₄. Oxidáciu môžete odolať pri vysokých teplotách. BN je stabilný vo vzduchu, ale voda pomaly hydrolyzuje.

BN je napadnutý plynným fluórom F₂ a kyselinou HF fluorhoorovou.

Ďalšie fyzické vlastnosti

Má vysokú tepelnú vodivosť, vysokú tepelnú stabilitu a vysoký elektrický odpor, to znamená, že je to dobrý izolátor elektrickej energie. Má vysokú plochu povrchu.

H-BN (šesťuholník BN) je solídny neúcta k dotyku, podobne ako grafit.

Pri zahrievaní H-BN pri vysokej teplote a tlaku sa stáva kubickým tvarom C-BN, ktorý je mimoriadne tvrdý. Podľa niektorých zdrojov je schopný poškriabať diamant.

Materiály založené na BN majú anorganické znečisťujúce látky sorpčné kapacity (ako sú ióny ťažkých kovov) a organické znečisťujúce látky (ako sú farbivá liečiva a molekuly).

Sorción znamená, že s nimi interaguje a môže ich adsorbovať alebo absorbovať.

Získanie

H-BN prach sa pripravuje reakciou medzi bioxidom bóru B₂Ani₃ alebo kyselina boritá h₃Bož₃ S amoniakom NH₃ alebo s močovinou NH₂(CO) NH₂ pod dusíkovou atmosférou n₂.

Môže vám slúžiť: Mount Olympus (Mars)

BN sa dá získať aj reakciou bóru s amoniakom pri veľmi vysokej teplote.

Ďalším spôsobom, ako ho pripraviť, je od Diborano B₂H₆ a amoniak nh₃ pomocou inertného plynu a vysokých teplôt (600-1080 ° C):

B₂H₆ + 2 NH₃ → 2 Bn + 6 h₂

Žiadosti

H-BN (Hexagonal Boron Nituro) má rôzne dôležité aplikácie založené na svojich vlastnostiach:

-Ako pevné mazivo

-Ako aditív pre kozmetiku

-V elektrických izolátoroch s vysokou teplotou

-V téglikách a reakčných nádobách

-V vyparovaní foriem a nádob

-Na skladovanie vodíka

-Pri katalýze

-Na adsorbované znečisťujúce látky

Používa sa kubický bór nitruro (C-BN) pre svoju tvrdosť takmer rovnú tvrdosti diamantu:

-V rezaných náradiach na obrábanie tvrdých železitých materiálov, ako sú zliatiny tvrdej ocele, liatinové železo a nástroje

-Na zlepšenie tvrdosti a odolnosti voči noseniu iných tvrdých materiálov, ako je určitá keramika na rezanie nástrojov.

Niektoré rezné nástroje môžu obsahovať bóru nitruro, ktoré vykazujú väčšiu tvrdosť. Autor: Michael Schwarzenberger. Zdroj: Pixabay.

- Použitie tenkých filmov BN

Sú veľmi užitočné v technológii polovodičových zariadení, ktoré sú komponentmi elektronických zariadení. Slúžia napríklad:

-Na výrobu plochých diód; Diódy sú zariadenia, ktoré umožňujú obeh elektriny v jednom zmysle

-V diódach s pamäťou kov-semimický₂-Jo

-V integrovaných obvodoch ako obmedzovač napätia

-Zvýšiť tvrdosť určitých materiálov

-Na ochranu niektorých oxidačných materiálov

-Na zvýšenie chemickej stability a elektrickej izolácie mnohých typov zariadení

-V tenkom filmovom kondenzátore

Niektoré diódy a kondenzátory môžu obsahovať nitrid bóru. Autor: Sinisa Maric. Zdroj: Pixabay.

- Použitie nanotrubíc BN

Nanotrubice sú štruktúry, ktoré sú na molekulárnej úrovni v tvare trubíc. Sú to trubice, ktoré sú také malé, že ich vidia iba špeciálnymi mikroskopmi.

Nižšie sú uvedené niektoré z charakteristík nanotrubíc BN:

-Majú vysokú hydrofóbnosť, to znamená, že odpudzujú vodu

-Majú vysokú odolnosť voči oxidácii a tepla (oxidácia môže odolávať až 1 000 ° C)

-Vykazujú vysokú kapacitu skladovania vodíka

-Absorbujú žiarenie

-Sú to veľmi dobré izolátory elektriny

Môže vám slúžiť: Odpor teplomer: Charakteristiky, prevádzka, použitie

-Majú vysokú tepelnú vodivosť

-Jeho vynikajúca odolnosť voči oxidácii vysokých teplôt znamená, že sa môžu použiť na zvýšenie stability na oxidáciu povrchu.

-Kvôli svojej hydrofóbnosti sa môžu použiť na prípravu super hydrofóbnych povrchov, to znamená, že nemajú žiadnu afinitu k vode a voda ich neprenikne.

-Bn nanotrubice zlepšujú vlastnosti určitých materiálov, napríklad sa používa na zvýšenie tvrdosti a odolnosti voči zlomeniu skla.

Nitubos nitruro bóru pozorovaný mikroskopom. Keun jeho Kim a kol. [CC po 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/o/4.0)]. Zdroj: Wikimedia Commons.

V lekárskych aplikáciách

BN nanotrubice boli testované ako nosiče rakoviny, ako je doxorubicín. Niektoré kompozície s týmito materiálmi zvýšili účinnosť chemoterapie uvedeným liekom.

V niekoľkých skúsenostiach sa ukázalo, že nanotrubice BN majú potenciál prepravovať nové lieky a ich správne uvoľniť.

Použitie nanotrubíc BN v polymérnych biomateriáloch sa skúmalo na zvýšenie ich tvrdosti, degradácie a rýchlosti trvanlivosti. Toto sú materiály, ktoré sa používajú napríklad v ortopedických implantátoch.

Ako senzory

Nanotrubice BN sa používajú na výstavbu nových zariadení na detekciu vlhkosti, oxidu uhličitého₂ a pre klinické diagnózy. Tieto senzory preukázali rýchlu reakciu a krátku dobu zotavenia.

Možná toxicita materiálov BN

Existujú určité obavy z možných toxických účinkov nanotrubíc BN. Neexistuje jasný konsenzus o jeho cytotoxicite, pretože niektoré štúdie naznačujú, že sú toxické pre bunky, zatiaľ čo iné naznačujú opak.

Je to kvôli jej hydrofóbnosti alebo nerozpustnosti vo vode, pretože je ťažké vykonávať štúdie biologických materiálov.

Niektorí vedci pokryli povrch nanotrubíc BN s inými zlúčeninami, ktoré uprednostňujú ich rozpustnosť vo vode, ale to pridalo väčšiu neistotu v skúsenostiach.

Aj keď väčšina štúdií naznačuje, že ich úroveň toxicity je nízka, odhaduje sa, že presnejší výskum by sa mal vykonať.

Odkazy

1. Xiong, J. a kol. (2020). Adsorbent nitrbentu hexagonálneho bóru: Syntéza, prispôsobenie výkonu a aplikácie. Journal of Energy Chemistry 40 (2020) 99-111. Obnovené od čitateľa.Elsevier.com.
2. Mukasyan, a.Siež. (2017). Bór. V stručnej encyklopédii samo-propagujúcej sa vysokej teploty syntézy. Zotavené z vedeckých pracovníkov.com.
3. Kalay, s. a kol. (2015). Syntéza nanotrubíc nitridu bóru a ich aplikácie. Beilstein J. Nanotechnol. 2015, 6, 84-102. NCBI sa zotavila.NLM.NIH.Vláda.
4. Arya, s.P.Siež. (1988). Príprava, vlastnosti a aplikácie tenkých filmov bóru bóru. Thin Solid Films, 157 (1988) 267-282. Zotavené z vedeckých pracovníkov.com.
5. Zhang, J. a kol. (2014). Keramické matricové kompozity s kubickým bórom bóru. V pokrokoch v kompozitoch keramickej matrice. Zotavené z vedeckých pracovníkov.com.
6. Bavlna, f. Albert a Wilkinson, Geoffrey. (1980). Pokročilá anorganická chémia. Štvrté vydanie. John Wiley & Sons.
7. Suanarsan, V. (2017). Materiály pre nepriateľské chemické prostredie. V materiáloch za extrémnych podmienok. Zotavené z vedeckých pracovníkov.com
8. Dean, J.Do. (Editor) (1973). Langeova príručka chémie. Spoločnosť McGraw-Hill.
9. Mahan, B.H. (1968). Chémia univerzít. Inter -American Educational Fund, s.Do.