Nitruro de Boro (BN) struktur, egenskaper, innhenting, bruk

Han Bornitrid Det er et uorganisk fast stoff dannet av foreningen av et boratom (B) med et nitrogenatom (N). Den kjemiske formelen er BN. Det er et veldig motstandsdyktig hvitt fast stoff ved høye temperaturer og er en god varmer. Det brukes for eksempel til å produsere laboratoriekroser.

Boro Nitruro (BN) er resistent mot mange syrer, men det har en viss svakhet i angrepene av fluorsyre og de smeltede basene. Det er en god strømisolator.

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

Det oppnås i forskjellige krystallinske strukturer, hvorav de viktigste er sekskantet og kubikk. Den sekskantede strukturen ligner grafitt og er glatt, så den brukes som smøremiddel.

Den kubiske strukturen er nesten like hard som diamant og brukes til å produsere skjæreverktøy og for å forbedre hardheten i andre materialer.

Med bornitrid kan du produsere mikroskopiske rør (ekstremt tynne) kalt nanorør, som har medisinske anvendelser, for eksempel å transportere i kroppen og frigjøre medisiner mot kreftsvulster.

[TOC]

Struktur

Boro Nitruro (BN) er en forbindelse der bor- og nitrogenatomer er koblet kovalent med en trippelkobling.

Et isolert bornitridmolekyl har et nitrogen nitrogenatom forent med en trippelkobling. Benjah-BMM27 [Public Domain]. Kilde: Wikimedia Commons.

I fast fase dannes BN av et like stort antall bor- og nitrogenatomer i form av 6 medlemsringer.

Resonansstrukturer av en BN -ring. Forfatter: Teachi. Kilde: Wikimedia Commons.

BN eksisterer i fire krystallinske former: sekskantet (H-BN) som ligner på grafitt, kubikk (C-BN) som ligner på Diamond, Rhomboédica (R-BN) og Wurtzita (W-BN).

Strukturen til H-BN er lik den for grafitt, det vil si at den har sekskantede ringer planer som har bor- og nitrogenatomer som veksler.

Struktur i form av separate planer av sekskantet bornitrid. Benjah-BMM27 [Public Domain]. Kilde: Wikimedia Commons.

Blant H-BN-plan.

Kan tjene deg: sol

Av denne grunn er H-BN uklarhet for berøringen.

Strukturen til den kubiske BN C-BN ligner på diamanten.

Sammenligning mellom kubisk nitruro (til venstre) og sekskantet (til høyre). Fra: Benutzer: Oddball, Vector Version av Chris 論 [Public Domain]. Kilde: Wikimedia Commons.

Nomenklatur

Bornitrid

Egenskaper

Fysisk tilstand

Fet eller glatt hvitt faststoff å berøre.

Molekylær vekt

24,82 g/mol

Smeltepunkt

Sublima ved omtrent 3000 ° C.

Tetthet

Sekskantet BN = 2,25 g/cm³

Kubikk Bn = 3,47 g/cm³

Løselighet

Litt løselig i varm alkohol.

Kjemiske egenskaper

På grunn av den sterke koblingen mellom nitrogen og bor (trippelbinding) har bornitrid høy motstand mot kjemisk angrep og er veldig stabil.

Det er uoppløselig i syrer som HCl -saltsyre, salpetersyre HNO₃ og svovelsyre H₂SW₄. Men det er løselig i smeltede baser som Lioh litiumhydroksyd, KOH kaliumhydroksyd og NaOH natriumhydroksyd.

Det reagerer ikke med de fleste metaller, glass eller salter. Noen ganger reagerer med fosforsyre H₃Po₄. Du kan motstå oksidasjon ved høye temperaturer. BN er stabilt i luften, men vannet hydrolyserer sakte.

BN blir angrepet av fluor F -gass₂ og ved HF fluorhoric acid.

Andre fysiske egenskaper

Den har høy termisk ledningsevne, høy termisk stabilitet og høy elektrisk resistivitet, det vil si at det er en god strømisolator. Har et høyt overflateareal.

H-BN (sekskantet BN) er en solid uklar å berøre, ligner på grafitt.

Når du varmer H-BN ved høy temperatur og trykk blir C-BN kubikkform som er ekstremt hard. Ifølge noen kilder er han i stand til å klø diamanten.

BN -baserte materialer har uorganisk miljøgifter sorpsjonskapasitet (for eksempel tungmetallioner) og organiske miljøgifter (for eksempel medikamentfargestoffer og molekyler).

Sorción betyr at det samhandler med dem og kan adsorbere eller absorbere dem.

Å skaffe

H-BN-støv tilberedes ved reaksjon mellom borbioksid B₂ENTEN₃ eller borsyre h₃Bo₃ Med ammoniakk NH₃ eller med urea nh₂(CO) NH₂ under nitrogenatmosfære n₂.

Kan tjene deg: Mount Olympus (Mars)

BN kan også oppnås ved å reagere bor med ammoniakk ved en veldig høy temperatur.

En annen måte å forberede det på er fra Diborano B₂H₆ og ammoniakk NH₃ Bruke en inert gass og høye temperaturer (600-1080 ° C):

B₂H₆ + 2 nh₃ → 2 Bn + 6 H₂

applikasjoner

H-BN (sekskantet bor nituro) har en rekke viktige applikasjoner basert på dens egenskaper:

-Som fast smøremiddel

-Som tilsetningsstoff for kosmetikk

-I elektriske isolatorer med høy temperatur

-I digler og reaksjonskar

-I fordampning av former og containere

-For hydrogenlagring

-På katalyse

-Å adsorbere avløpsvannsforurensninger

Kubikkbor nitruro (C-BN) for sin hardhet nesten lik den for diamanten brukes:

-I skjæreverktøy for maskinering av harde jernholdige materialer, for eksempel harde stållegeringer, støpejern og verktøystål

-For å forbedre hardheten og motstanden mot slitasje av andre harde materialer som visse keramikk for å skjære verktøy.

Noen skjæreverktøy kan inneholde bornitruro for å utvise større hardhet. Forfatter: Michael Schwarzenberger. Kilde: Pixabay.

- Bruk av tynne filmer av BN

De er veldig nyttige i halvlederenhetsteknologi, som er elektroniske utstyrskomponenter. De tjener for eksempel:

-Å produsere flate dioder; Dioder er enheter som tillater sirkulasjon av strøm i en forstand

-I metall-til-halvlederminnetdioder, for eksempel al-bn-sio₂-Ja

-I integrerte kretsløp som spenningsbegrensning

-For å øke hardheten til visse materialer

-For å beskytte noe oksidasjonsmaterialer

-For å øke kjemisk stabilitet og elektrisk isolasjon av mange typer enheter

-I tynn filmkondensator

Noen dioder og kondensatorer kan inneholde bornitrid. Forfatter: Sinisa Maric. Kilde: Pixabay.

- Bruk av BN -nanorør

Nanorør er strukturer som på molekylært nivå er formet som rør. De er rør som er så små at de bare kan sees med spesielle mikroskop.

Nedenfor er noen av egenskapene til BN -nanorør:

-De har en høy hydrofobisitet, det vil si at de avviser vann

-De har høy motstand mot oksidasjon og varme (oksidasjon kan motstå opp til 1000 ° C)

-De viser en høy hydrogenlagringskapasitet

-De absorberer stråling

-De er veldig gode elektrisitetsisolatorer

Kan tjene deg: motstandstermometer: egenskaper, drift, bruk

-De har høy varmeledningsevne

-Den utmerkede motstanden mot høye temperaturer oksidasjon betyr at de kan brukes til å øke stabiliteten til overflateoksidasjon.

-På grunn av deres hydrofobisitet kan de brukes til å fremstille super hydrofobe overflater, det vil si at de ikke har noen affinitet til vann og vann ikke trenger inn i dem.

-BN nanorør forbedrer egenskapene til visse materialer, for eksempel har det blitt brukt til å øke hardheten og motstanden mot glassbrudd.

Nitubos av nitruro av bor observert med et mikroskop. Keun hans Kim et al. [CC med 4.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/av/4.0)]. Kilde: Wikimedia Commons.

I medisinske applikasjoner

BN nanorør er testet som kreftmedisinske bærere som doxorubicin. Visse sammensetninger med disse materialene økte effektiviteten av cellegift med nevnte medikament.

I flere erfaringer har det blitt vist at BN -nanorør har potensial til å transportere nye medisiner og frigjøre dem ordentlig.

Bruken av BN -nanorør i polymere biomaterialer er undersøkt for å øke deres hardhet, nedbrytning og holdbarhetshastighet. Dette er materialer som brukes for eksempel i ortopediske implantater.

Som sensorer

BN -nanorør har blitt brukt til å bygge nye enheter for å oppdage fuktighet, karbondioksid₂ og for kliniske diagnoser. Disse sensorene har vist en rask respons og en kort restitusjonstid.

Mulig toksisitet av BN -materialer

Det er en viss bekymring for de mulige giftige effektene av BN -nanorør. Det er ingen klar enighet om dens cytotoksisitet, fordi noen studier indikerer at de er giftige for celler, mens andre indikerer det motsatte.

Dette skyldes dens hydrofobisitet eller uoppløselighet i vann, siden det gjør det vanskelig å gjennomføre studier i biologiske materialer.

Noen forskere har dekket overflaten til BN -nanorør med andre forbindelser som favoriserer deres løselighet i vann, men dette har gitt større usikkerhet i opplevelser.

Selv om de fleste studier indikerer at toksisitetsnivået er lavt, anslås det at mer presis forskning bør utføres.

Referanser

1. Xiong, J. et al. (2020). Hexagonal bor nitrid adsorbent: syntese, ytelse skreddersøm og applikasjoner. Journal of Energy Chemistry 40 (2020) 99-111. Gjenopprettet fra leseren.Elsevier.com.
2. Mukasyan, a.S. (2017). Bornitrid. I kortfattet leksikon av selvformet forekomst syntese av høy temperatur. Gjenopprettet fra Scientedirect.com.
3. Kalay, s. et al. (2015). Syntese av bornitrid nanorør og deres applikasjoner. Beilstein J. Nanoteknol. 2015, 6, 84-102. NCBI kom seg.NLM.NIH.Gov.
4. Arya, s.P.S. (1988). Forberedelse, egenskaper og anvendelser av tynnfilmer av bornitrid. Tynne solide filmer, 157 (1988) 267-282. Gjenopprettet fra Scientedirect.com.
5. Zhang, J. et al. (2014). Kubikkbor nitridholdig keramisk matrikskompositter for å skjære verktøy. I fremskritt i keramiske matrikskompositter. Gjenopprettet fra Scientedirect.com.
6. Bomull, f. Albert og Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avansert uorganisk kjemi. Fjerde utgave. John Wiley & Sons.
7. Suanarsan, v. (2017). Materialer for fiendtlig kjemisk miljø. Under materialer under ekstreme forhold. Gjenopprettet fra Scientedirect.com
8. Dean, J.TIL. (redaktør) (1973). Lange's Handbook of Chemistry. McGraw-Hill Company.
9. Mahan, f.H. (1968). Universitetskjemi. Inter -American Education Fund, S.TIL.