Уравнения реакций бора с азотом

Please wait.

We are checking your browser. gomolog.ru

Why do I have to complete a CAPTCHA?

Completing the CAPTCHA proves you are a human and gives you temporary access to the web property.

What can I do to prevent this in the future?

If you are on a personal connection, like at home, you can run an anti-virus scan on your device to make sure it is not infected with malware.

If you are at an office or shared network, you can ask the network administrator to run a scan across the network looking for misconfigured or infected devices.

Another way to prevent getting this page in the future is to use Privacy Pass. You may need to download version 2.0 now from the Chrome Web Store.

Cloudflare Ray ID: 6e2dcee24e6f4c26 • Your IP : 85.95.188.35 • Performance & security by Cloudflare

Нитрид бора: физико-химические свойства и применение

Как и из чего производится нитрид бора (BN). Формы соединения, физико-химические свойства. Применение нитрида бора в промышленности.

Нитрид бора представляет собой термостойкое кристаллическое соединение, состоящее из бора и азота. Соединение получают одним из нескольких методов:

1. Химический. Оксид бора (B₂O₃) смешивают с аммиаком (NH₃) при температуре около 2000 °C.
2. Плазмохимический. Аморфный бор подают в струю азотной плазмы, нагретой до температуры свыше 4700 К.
3. Пиролиз. Летучие соединения бора и азота подвергаются термическому разложению при температуре от 1000 до 2000 К.

Общая формула и модификации

Химическая формула нитрида бора — BN. Выделяют несколько аллотропных модификаций соединения:

Гексагональная (α) — h-BN. Эта форма нитрида бора имеет наибольшее количество вариантов применения благодаря низкому коэффициенту трения, электропроводности и термической стабильности (соединение выдерживает температуры до 3000 °C).

Кубическая (β). Такая форма имеет высокое электрическое сопротивление и хорошую теплопроводность, почти на уровне алмаза. Кубический нитрид бора не растворяется в стальных сплавах, что делает его хорошим абразивным материалом.

Аморфная. Некристаллическая форма нитрида бора. По структуре и свойствам сравнима с аморфным углеродом.

Поскольку нитрид бора существует в виде нескольких полиморфов, соединение находит применение во многих отраслях промышленности.

Физико-химические свойства

На молекулярном уровне структура вещества может иметь форму плоской или кубической решетки. Это обуславливает основные известные физические и химические свойства нитрида бора:

Термостойкость. Температура плавления вещества — 2973 °C. По этому показателю нитрид бора находится на одном уровне с такими металлами, как гафний, осмий и молибден, которые относятся к категории тугоплавких.

Теплопроводность. При 1700–2000 Вт/мК показатели теплопроводности BN сравнимы с графеном.

Плотность. В зависимости от модификации, составляет от 2,1 до 3,5 г/см 3 .

С химической точки зрения нитрид бора инертен. Вещество не вступает в реакцию с реагентами и расплавленными металлами, включая титан, медь, алюминий и другие. Устойчив к воздействию кислотных и щелочных сред. При температуре до 700 °C не поддается окислению.

Показатели качества

Чаще всего используется нитрид бора гексагональный, иногда называемый «белым графитом». Производство этого вещества регламентируется в соответствии с ТУ У 26.8-00222226-007-2003. Качественный материал представляет собой мелкий порошок чистого белого цвета, визуально напоминающий тальк. 90% частиц имеют не более 20 мкм в диаметре. Массовая доля нитрида бора (BN) в соединении — от 97,4%. Насыпная плотность — не менее 0,33 г/см 3 .

Применение

Исключительная термостойкость нитрида бора позволяет использовать его в самых разных областях, связанных с экстремально высокими температурами. Сферы применения BN:

производство огнеупорных материалов — как диэлектриков, так и полупроводников;

нанесение защитных покрытий (антипригарных, для защиты металлов от коррозии);

изготовление термостойкой керамики;

переработка нефти, промышленный органический синтез;

Гексагональный нитрид бора используется для улучшения смазывающих свойств резины, пластмасс, сплавов и керамики. Благодаря низкому коэффициенту трения применяется при производстве для красок, косметики, карандашных грифелей, стоматологического цемента. Отличные смазывающие свойства BN проявляются в т. ч. при отсутствии молекул газа или воды в слоях компаунда, что делает его хорошим компонентом для вакуумных систем.

Нитрид бора с шириной запрещенной зоны от 4,5 до 6,4 эВ — превосходный полупроводник. Свойства соединения позволяют использовать его в разработки полевых транзисторов и металл-оксид-полупроводников (MOSFET).

Кубический нитрид бора часто используется в качестве абразивного материала для обработки никеля, железа и некоторых сплавов в тех условиях, когда алмаз не подходит (например, при очень высоких температурах). Такая форма BN используется в режущих инструментах и шлифовальном оборудовании.

Нитрид бора

Нитрид бора
Систематическое наименование	Нитрид бора
Традиционные названия	мононитрид бора, нитрид бора(III), азотистый бор, эльбор
Хим. формула	BN
Рац. формула	BN
Состояние	бесцветные кристаллы
Молярная масса	24.818 г/моль
Плотность	2.18 г/см³
Температура
• плавления	2973 °C
Энтальпия
• образования	476.98 кДж/моль
Кристаллическая структура	Гексагональная
Рег. номер CAS	10043-11-5
PubChem	66227
Рег. номер EINECS	233-136-6
SMILES
RTECS	ED7800000
ChEBI	50883
ChemSpider	59612
Токсичность	нетоксично
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Нитрид бора — бинарное соединение бора и азота. Химическая формула: BN. Кристаллический нитрид бора изоэлектронен углероду и, подобно ему, существует в нескольких полиморфных модификациях.

Содержание

• 1 Аллотропы
• 2 Физические свойства
• 3 Химические свойства
• 4 Получение
• 5 Применение
• 6 Биологическое действие

Аллотропы

Известны следующие аллотропные модификации нитрида бора:

• гексагональная (α) — h-BN, (белый графит — белый, похожий на тальк порошок, имеет гексагональную, графитоподобную кристаллическую структуру, температура плавления 3000 °C, полупроводник, применяется в качестве твёрдой высокотемпературной смазки);
• кубическая (β) типа сфалерита, подобная алмазу: эльбор (боразон, кубонит, кингсонгит, плотность боразона 3,51 г/см³.);
• плотная гексагональная (w), типа вюрцита, подобная лонсдейлиту.

Нитрид бора также может существовать в виде разнообразных аморфных модификаций, а также гексагональных нанотрубок и монослоёв.

Физические свойства

Теплопроводность гексагональной формы при нормальных условиях достигает 400 Вт/(м·К) для определённого направления в кристалле хорошего качества, хотя она гораздо меньше для других направлений в кристалле и для порошков и отличается для других форм BN. Хорошо диспергируется в расплавах и пастообразных композициях. Твёрдость β-формы по Моосу чуть меньше 10.

Химические свойства

Нитрид бора не окисляется кислородом до

700 °C, разрушается в горячих растворах щелочей с выделением аммиака. Со фтороводородом образует NH₄[BF₄], со фтором — BF₃ и N₂.

Получение

Нитрид бора получают реакцией оксида бора B₂O₃ с аммиаком NH₃ при температуре

2000 °C, плазмохимически, когда в струю азотной плазмы при 5000—6100 К подаётся аморфный бор, а также при пиролизе при 1300—2300 К смеси летучих соединений азота и бора.

Применение

Эльбор применяется как высококачественный абразивный материал, по многим параметрам превосходящий алмаз: например, он не растворяется в железе при нагревании, что позволяет использовать его для высокопродуктивной обработки стали. Продукция с покрытием из нитрида бора востребована для черновой и финишной обработки деталей в первую очередь в таких отраслях как тяжелое машиностроение, автомобилестроение, добывающая промышленность, строительство. Также может применяться в качестве наполнителя, улучшающего теплопроводность, способного работать без смазки, в электроизоляционных материалах, в частности, в изоляции электрических машин.

Нитрид бора с гексагональной решёткой (hBN) — перспективный материал для создания оптических микроскопов повышенного разрешения. Поляритоны, образующиеся на поверхности кристалла, сконструированного из чистого на 99% изотопа бора, позволяют многократно понизить дифракционный предел и достичь разрешений порядка десятков и даже единиц нанометров.

Биологическое действие

Нитрид бора (III) BN является неядовитым веществом.