Nitruro de Boro (BN) struktur, egenskaper, erhållning, användning

han Bornitrid Det är ett oorganiskt fast ämne som bildas av föreningen av en boratom (B) med en kväveatom (N). Dess kemiska formel är BN. Det är ett mycket resistent vitt fast ämne vid höga temperaturer och är en bra värmedrivare. Det används till exempel för att tillverka laboratoriekrosor.

Boro nitruro (BN) är resistent mot många syror, men den har viss svaghet i attackerna av fluoridsyra och de smälta baserna. Det är en bra elisolator.

Boro nitridstruktur (BN). Akeramop [Public Domain]. Källa: Wikimedia Commons.

Det erhålls i olika kristallina strukturer, av vilka de viktigaste är hexagonala och kubiska. Den hexagonala strukturen liknar grafit och är halt, så den används som smörjmedel.

Den kubiska strukturen är nästan lika hård som diamant och används för att tillverka skärverktyg och för att förbättra hårdheten hos andra material.

Med bornitrid kan du tillverka mikroskopiska rör (extremt tunna) som kallas nanorör, som har medicinska tillämpningar, till exempel att transportera inom kroppen och frigöra läkemedel mot cancertumörer.

[TOC]

Strukturera

Boro Nitruro (BN) är en förening där bor- och kväveatomer är kopplade kovalent med en trippellänk.

En isolerad bornitridmolekyl har en kvävekväveatom förenad med en trippellänk. Benjah-Bmm27 [Public Domain]. Källa: Wikimedia Commons.

I fast fas bildas BN av ett lika antal bor- och kväveatomer i form av 6 medlemsringar.

Resonansstrukturer i en BN -ring. Författare: Teachi. Källa: Wikimedia Commons.

BN finns i fyra kristallina former: hexagonal (H-BN) liknande grafit, kubisk (C-BN) liknande diamant, Rhomboédica (R-BN) och Wurtzita (W-BN).

Strukturen på H-BN liknar den för grafit, det vill säga den har hexagonala ringplan som har bor- och kväveatomer som växlar.

Struktur i form av separata plan av hexagonal bornitrid. Benjah-Bmm27 [Public Domain]. Källa: Wikimedia Commons.

Bland H-BN-planen finns det ett stort avstånd som antyder att de endast är förenade genom van der Waals-styrkor, som är mycket svaga attraktionskrafter och planerna kan enkelt glida på varandra.

Kan tjäna dig: sol

Av denna anledning är H-BN oändlig vid beröring.

Strukturen för den kubiska BN C-BN liknar diamanten.

Jämförelse mellan kubisk nitruro (vänster) och hexagonal (höger). Från: Benutzer: Oddball, Vector Version av Chris 論 [Public Domain]. Källa: Wikimedia Commons.

Nomenklatur

Bornitrid

Egenskaper

Fysiskt tillstånd

Fett eller halt vitt fast att röra vid.

Molekylvikt

24,82 g/mol

Smältpunkt

Sublima vid cirka 3000 ° C.

Densitet

Hexagonal Bn = 2,25 g/cm³

Kubik Bn = 3,47 g/cm³

Löslighet

Lite lösligt i varm alkohol.

Kemiska egenskaper

På grund av den starka kopplingen mellan kväve och bor (trippelbindning) har bornitriden hög resistens mot kemisk attack och är mycket stabil.

Det är olösligt i syror som HCl -saltsyra, salpetersyra HNO₃ och svavelsyra h₂Sw₄. Men det är lösligt i smält baser såsom lioh litiumhydroxid, KOH kaliumhydroxid och NaOH -natriumhydroxid.

Det reagerar inte med de flesta metaller, glas eller salter. Reagerar ibland med fosforsyra h₃Po₄. Du kan motstå oxidation vid höga temperaturer. BN är stabilt i luften men vattnet hydrolyserar långsamt.

BN attackeras av fluor F -gas₂ och genom hf fluorhorinsyra.

Andra fysiska egenskaper

Den har en hög värmeledningsförmåga, hög värmestabilitet och hög elektrisk resistivitet, det vill säga det är en bra elisolator. Har en hög ytarea.

H-BN (hexagonal BN) är en solid oändlig att beröra, liknande grafit.

Vid värme av H-BN vid hög temperatur och tryck blir C-BN kubisk form som är extremt svår. Enligt vissa källor kan han skrapa diamanten.

Bn -baserade material har oorganiska föroreningar sorptionskapacitet (såsom tungmetalljoner) och organiska föroreningar (såsom läkemedelsfärgämnen och molekyler).

Sorción betyder att den interagerar med dem och kan adsorbera eller ta upp dem.

Erhållande

H-BN-damm framställs genom reaktion mellan borbioxid B₂ANTINGEN₃ eller borsyra h₃Bo₃ Med ammoniak NH₃ eller med urea nh₂(CO) NH₂ under kväveatmosfär n₂.

Kan tjäna dig: Mount Olympus (Mars)

BN kan också erhållas genom att reagera bor med ammoniak vid en mycket hög temperatur.

Ett annat sätt att förbereda det är från Diborano B₂H₆ och ammoniak NH₃ Använd en inert gas och höga temperaturer (600-1080 ° C):

B₂H₆ + 2 NH₃ → 2 bn + 6 h₂

Ansökningar

H-BN (hexagonal bor nituro) har en mängd viktiga applikationer baserat på dess egenskaper:

-Som fast smörjmedel

-Som tillsatsmedel för kosmetika

-I högtemperatur elektriska isolatorer

-I CLERBLES OCH REAKTIONSKAPLE

-I förångningsformar och behållare

-För vätelagring

-Vid katalys

-Att adsorbera avloppsvattenföroreningar

Kubik bor nitruro (C-BN) för sin hårdhet nästan lika med diamanten används:

-Vid skärverktyg för bearbetning av hårda järnmaterial, såsom hårda stållegeringar, gjutjärn och verktygsstål

-För att förbättra hårdheten och motståndet mot slitage av andra hårda material som vissa keramik för skärverktyg.

Vissa skärverktyg kan innehålla bornitruro för att uppvisa större hårdhet. Författare: Michael Schwarzenberger. Källa: Pixabay.

- Användning av tunna filmer av BN

De är mycket användbara inom halvledarenhetsteknologi, som är elektroniska utrustningskomponenter. De tjänar till exempel:

-Att tillverka platta dioder; Dioder är enheter som tillåter cirkulation av el i en mening

-I metall-till-sememeducer-minnesdioder, såsom al-Bn-sio₂-Ja

-I integrerade kretsar som spänningsbegränsare

-För att öka hårdheten hos vissa material

-För att skydda vissa oxidationsmaterial

-För att öka kemisk stabilitet och elektrisk isolering av många typer av enheter

-I tunn filmkondensor

Vissa dioder och kondensatorer kan innehålla bornitrid. Författare: Sinisa Maric. Källa: Pixabay.

- Användning av BN -nanorör

Nanorör är strukturer som på molekylnivå är formade som rör. De är rör som är så små att de bara kan ses med speciella mikroskop.

Nedan följer några av egenskaperna hos Bn -nanorör:

-De har en hög hydrofobicitet, det vill säga de avvisar vatten

-De har hög resistens mot oxidation och värme (oxidation kan motstå upp till 1000 ° C)

-De uppvisar en hög väte -lagringskapacitet

-De absorberar strålning

-De är mycket bra elisolatorer

Kan tjäna dig: Motståndstermometer: Egenskaper, drift, användningar

-De har hög värmeledningsförmåga

-Dess utmärkta motstånd mot oxidation av höga temperaturer innebär att de kan användas för att öka stabiliteten till ytoxidation.

-På grund av deras hydrofobicitet kan de användas för att framställa superhydrofoba ytor, det vill säga de har ingen affinitet för vatten och vatten tränger inte in i dem.

-BN -nanorör förbättrar till exempel egenskaper hos vissa material, till exempel har det använts för att öka hårdheten och motståndet mot glasfraktur.

Nitubos av nitruro av bor observerad med ett mikroskop. Keun His Kim et al. [CC av 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/av/4.0)]. Källa: Wikimedia Commons.

I medicinska tillämpningar

BN -nanorör har testats som cancermedicinska bärare som doxorubicin. Vissa kompositioner med dessa material ökade effektiviteten i kemoterapi med nämnda läkemedel.

I flera erfarenheter har det visats att BN -nanorör har potential att transportera nya mediciner och släppa dem ordentligt.

Användningen av BN -nanorör i polymera biomaterial har undersökts för att öka deras hårdhet, nedbrytning och hållbarhetshastighet. Det här är material som används till exempel i ortopediska implantat.

Som sensorer

BN -nanorör har använts för att bygga nya enheter för att upptäcka fukt, koldioxid₂ och för kliniska diagnoser. Dessa sensorer har visat ett snabbt svar och en kort återhämtningstid.

Möjlig toxicitet av BN -material

Det finns en viss oro över de möjliga toxiska effekterna av Bn -nanorör. Det finns inget tydligt samförstånd om dess cytotoxicitet, eftersom vissa studier indikerar att de är giftiga för celler, medan andra indikerar det motsatta.

Detta beror på dess hydrofobicitet eller olöslighet i vatten, eftersom det gör det svårt att genomföra studier på biologiska material.

Vissa forskare har täckt ytan av Bn -nanorör med andra föreningar som gynnar deras löslighet i vatten, men detta har lagt till större osäkerhet i upplevelser.

Även om de flesta studier indikerar att deras toxicitetsnivå är låg uppskattas att mer exakt forskning bör genomföras.

Referenser

1. Xiong, J. et al. (2020). Hexagonal bornitridadsorbent: syntes, prestanda skräddarsydd och applikationer. Journal of Energy Chemistry 40 (2020) 99-111. Återhämtat sig från läsaren.Annars.com.
2. Mukasyan, a.S. (2017). Bornitrid. I kortfattad encyklopedi av självförökande högtemperatursyntes. Återhämtat sig från Scientedirect.com.
3. Kalay, s. et al. (2015). Syntes av Boron Nitride -nanorör och deras tillämpningar. Beilstein J. Nanotechnol. 2015, 6, 84-102. NCBI återhämtade sig.Nlm.Nih.Gov.
4. Arya, s.P.S. (1988). Förberedelser, egenskaper och tillämpningar av Boron Nitride Thin Films. Thin Solid Films, 157 (1988) 267-282. Återhämtat sig från Scientedirect.com.
5. Zhang, J. et al. (2014). Kubik bor nitridinnehållande keramiska matriskompositer för skärverktyg. I framsteg inom keramisk matriskompositer. Återhämtat sig från Scientedirect.com.
6. Bomull, f. Albert och Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avancerad oorganisk kemi. Fjärde upplagan. John Wiley & Sons.
7. Suanarsan, v. (2017). Material för fientlig kemisk miljö. I material under extrema förhållanden. Återhämtat sig från Scientedirect.com
8. Dean, J.TILL. (redaktör) (1973). Langes handbok för kemi. McGraw-Hill Company.
9. Mahan, f.H. (1968). Universitetskemi. Inter -American Education Fund, s.TILL.