Nitruro de Boro (BN) Struktur, Eigenschaften, erhalten, verwendet, verwendet

Er Bor Nitrid Es ist ein anorganischer Feststoff, der durch die Vereinigung eines Boratoms (b) mit einem Stickstoffatom (N) gebildet wird. Seine chemische Formel ist Bn. Es ist ein sehr widerstandsfähiger weißer Feststoff bei hohen Temperaturen und ein guter Wärmefahrer. Es wird zum Beispiel verwendet, um Labor -Crosolen herzustellen.

Boro Nitruro (BN) ist resistent gegen viele Säuren. Es ist ein guter Stromisolator.

Boro Nitrid -Struktur (BN). Akeramop [Public Domain]. Quelle: Wikimedia Commons.

Es wird in verschiedenen kristallinen Strukturen erhalten, von denen die wichtigsten sechseckell und kubisch sind. Die sechseckige Struktur ähnelt Graphit und ist rutschig, so dass sie als Schmiermittel verwendet wird.

Die kubische Struktur ist fast so hart wie Diamant und wird zur Herstellung von Schneidwerkzeugen und zur Verbesserung der Härte anderer Materialien verwendet.

Mit Bornitrid können Sie mikroskopische Röhrchen (extrem dünn) namens Nanoröhren herstellen, die medizinische Anwendungen haben, z.

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Struktur

Boro Nitruro (BN) ist eine Verbindung, bei der Bor- und Stickstoffatome kovalent mit einem dreifachen Glied verbunden sind.

Ein isoliertes Bornitridmolekül hat ein Stickstoff -Stickstoffatom, das durch eine dreifache Verbindung vereint ist. Benjah-BMM27 [Public Domain]. Quelle: Wikimedia Commons.

In fester Phase wird die BN durch eine gleiche Anzahl von Bor- und Stickstoffatomen in Form von 6 Mitgliedern Ringen gebildet.

Resonanzstrukturen eines BN -Rings. Autor: Teachi. Quelle: Wikimedia Commons.

BN existiert in vier kristallinen Formen: hexagonal (h-bn) ähnlich wie Graphit, Kubik (C-BN) ähnlich wie Diamond, Rhomboédica (R-BN) und Wurtzita (W-BN).

Die Struktur des H-BN ähnelt der von Graphit, dh sie verfügt.

Struktur in Form getrennter Ebenen hexagonaler Bornitrid. Benjah-BMM27 [Public Domain]. Quelle: Wikimedia Commons.

Unter den H-BN-Flugzeugen gibt es eine große Entfernung, die darauf hindeutet.

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Aus diesem Grund steht der H-BN unbeholfen an.

Die Struktur des kubischen Bn C-BN ähnelt dem Diamanten.

Vergleich zwischen kubischem Nitruro (links) und sechseckiger (rechts). Von: Benzutzer: Oddball, Vektorversion von Chris 論 [Public Domain]. Quelle: Wikimedia Commons.

Nomenklatur

Bor Nitrid

Eigenschaften

Körperlicher Status

Fett- oder rutschige weiße Feste zu berühren.

Molekulargewicht

24,82 g/mol

Schmelzpunkt

Sublima bei ungefähr 3000 ° C.

Dichte

Hexagonaler Bn = 2,25 g/cm³

Kubikbn = 3,47 g/cm³

Löslichkeit

Etwas löslich in heißem Alkohol.

Chemische Eigenschaften

Aufgrund der starken Verbindung zwischen Stickstoff und Bor (Triple Bond) hat Bornitrid eine hohe Resistenz gegen chemische Angriffe und ist sehr stabil.

Es ist in Säuren wie HCl Salzsäure, Salpetersäure HNO unlöslich₃ und Schwefelsäure H₂SW₄. Aber es ist löslich in geschmolzenen Basen wie Lioh Lithiumhydroxid, Koh -Kaliumhydroxid und NaOH -Natriumhydroxid.

Es reagiert nicht mit den meisten Metallen, Glas oder Salzen. Manchmal reagiert mit Phosphorsäure H₃Po₄. Sie können der Oxidation bei hohen Temperaturen widerstehen. BN ist stabil in der Luft, aber das Wasser hydrolysiert langsam.

BN wird durch Fluor f Gas angegriffen₂ und durch HF Fluorhorhorsäure.

Andere physikalische Eigenschaften

Es hat eine hohe thermische Leitfähigkeit, eine hohe thermische Stabilität und einen hohen elektrischen Widerstand, dh ein guter Stromisolator ist. Hat eine hohe Oberfläche.

H-BN (hexagonaler BN) ist ein festes zu berührendes Feste, ähnlich wie Graphit.

Beim Erhitzen des H-BN bei hoher Temperatur und Druck wird der Druck der C-BN-Kubikform, die extrem hart ist. Nach einigen Quellen kann er den Diamanten kratzen.

BN -basierte Materialien haben anorganische Schadstoffe Sorptionskapazität (wie Schwermetallionen) und organische Schadstoffe (wie Arzneimittelfarbstoffe und Moleküle).

Sorción bedeutet, dass es mit ihnen interagiert und sie adsorben oder absorbieren kann.

Erhalten

H-BN-Staub wird durch Reaktion zwischen Borbioxid B hergestellt₂ENTWEDER₃ oder Borsäure H₃Bo₃ Mit Ammoniak NH₃ oder mit Harnstoff NH₂(CO) NH₂ unter Stickstoffatmosphäre n₂.

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BN kann auch erhalten werden, indem Bor mit Ammoniak bei einer sehr hohen Temperatur reagiert wird.

Eine andere Möglichkeit, es vorzubereiten, ist von Diborano B₂H₆ und Ammoniak NH₃ Unter Verwendung eines inerten Gases und hohen Temperaturen (600-1080 ° C):

B₂H₆ + 2 NH₃ → 2 bn + 6 h₂

Anwendungen

Der H-BN (hexagonale Bor Nituro) verfügt über eine Vielzahl wichtiger Anwendungen, die auf seinen Eigenschaften basieren:

-Als festes Schmiermittel

-Als Additiv für Kosmetika

-Bei hochtemperatur elektrischen Isolatoren

-In Krisenstücken und Reaktionsgefäßen

-In Verdunstungsformen und Behälter

-Für Wasserstoffspeicher

-Bei Katalyse

-Abwasserschadstoffe adsorbieren

Kubisches Bor-Nitruro (C-BN) für seine Härte, die fast der des Diamanten entspricht: wird verwendet:

-In Schneidwerkzeugen zur Bearbeitung harter Eisenmaterialien wie Hartstahllegierungen, Gusseisen und Werkzeugen Stähle

-Verbesserung der Härte und des Widerstands gegen den Verschleiß anderer harter Materialien wie bestimmte Keramik für Schneidwerkzeuge.

Einige Schneidwerkzeuge können Bor -Nitruro enthalten, um eine größere Härte aufzunehmen. Autor: Michael Schwarzenberger. Quelle: Pixabay.

- Verwendung von dünnen Filmen von BN

Sie sind sehr nützlich in der Halbleiter -Geräte -Technologie, bei denen es sich um elektronische Gerätekomponenten handelt. Sie dienen zum Beispiel:

-Flachdioden herstellen; Dioden sind Geräte, die die Zirkulation von Elektrizität in gewissem Sinne ermöglichen

-In Metall-Semiconductor-Gedächtnisdioden wie Al-Bn-SiO₂-Ja

-In integrierten Schaltungen als Spannungsbegrenzer

-Erhöhen Sie die Härte bestimmter Materialien

-Zum Schutz einiger Oxidationsmaterialien

-Erhöhung der chemischen Stabilität und der elektrischen Isolierung vieler Arten von Geräten

-Im dünnen Filmkondensator

Einige Dioden und Kondensatoren können Bornitrid enthalten. Autor: Sinisa Maric. Quelle: Pixabay.

- Verwendung von BN -Nanoröhren

Nanoröhren sind Strukturen, die auf molekularer Ebene wie Röhrchen geformt sind. Es sind Röhrchen, die so klein sind, dass sie nur mit speziellen Mikroskopen gesehen werden können.

Im Folgenden finden Sie einige der Eigenschaften von Bn -Nanoröhren:

-Sie haben eine hohe Hydrophobizität, das heißt, sie wehren Wasser ab

-Sie haben eine hohe Resistenz gegen Oxidation und Wärme (Oxidation kann bis zu 1000 ° C widerstehen)

-Sie weisen eine hohe Wasserstoffspeicherkapazität auf

-Sie absorbieren Strahlung

-Sie sind sehr gute Stromisolatoren

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-Sie haben eine hohe thermische Leitfähigkeit

-Die hervorragende Resistenz gegen hohe Temperaturen Oxidation bedeutet, dass sie verwendet werden können, um die Oxidation der Oberfläche zu erhöhen.

-Aufgrund ihrer Hydrophobizität können sie verwendet werden, um superhydrophobe Oberflächen herzustellen, das heißt, sie haben keine Affinität zu Wasser und Wasser durchdringt sie nicht.

-BN -Nanoröhrchen verbessern die Eigenschaften bestimmter Materialien, zum Beispiel wurde es verwendet, um die Härte und den Widerstand gegen Glasfraktur zu erhöhen.

Mit einem Mikroskop beobachtete Nitubos von Boro. Keun sein Kim et al. [CC von 4.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/bis/4.0)]]. Quelle: Wikimedia Commons.

In medizinischen Anwendungen

BN -Nanoröhren wurden als Krebsmedizinenträger wie Doxorubicin getestet. Bestimmte Zusammensetzungen mit diesen Materialien erhöhten die Effizienz der Chemotherapie mit dem Arzneimittel.

In mehreren Erfahrungen wurde gezeigt, dass BN -Nanoröhrchen das Potenzial haben, neue Medikamente zu transportieren und sie richtig freizusetzen.

Die Verwendung von BN -Nanoröhren in polymeren Biomaterialien wurde untersucht, um ihre Härte, Abbau und Haltbarkeitsgeschwindigkeit zu erhöhen. Dies sind Materialien, die zum Beispiel in orthopädischen Implantaten verwendet werden.

Als Sensoren

BN -Nanoröhren wurden verwendet, um neuartige Geräte zur Erkennung von Kohlendioxid von Feuchtigkeit zu erkennen₂ und für klinische Diagnosen. Diese Sensoren haben eine schnelle Reaktion und eine kurze Erholungszeit gezeigt.

Mögliche Toxizität von BN -Materialien

Es gibt einige Bedenken hinsichtlich der möglichen toxischen Wirkungen von BN -Nanoröhren. Es gibt keinen klaren Konsens über seine Zytotoxizität, da einige Studien darauf hinweisen, dass sie für Zellen giftig sind, während andere das Gegenteil anzeigen.

Dies ist auf seine Hydrophobizität oder Inlöslichkeit im Wasser zurückzuführen, da es schwierig ist, Studien an biologischen Materialien durchzuführen.

Einige Forscher haben die Oberfläche von BN -Nanoröhren mit anderen Verbindungen bedeckt, die ihre Löslichkeit im Wasser bevorzugen, aber dies hat eine größere Unsicherheit in den Erfahrungen erhöht.

Obwohl die meisten Studien darauf hinweisen, dass ihr Toxizitätsniveau niedrig ist, wird geschätzt, dass genauere Forschung durchgeführt werden sollte.

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