Нитрид бора - NiNa.Az

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

Нитрид бора
Общие
Систематическое наименование	Нитрид бора
Традиционные названия	мононитрид бора, нитрид бора(III), азотистый бор, кингсонит, эльбор, боразон, киборит, кубонит
Хим. формула	BN
Рац. формула	BN
Физические свойства
Состояние	бесцветные кристаллы
Молярная масса	24.818 г/моль
Плотность	2.18 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	2973 °C
Энтальпия
• образования	476.98 кДж/моль
Структура
Кристаллическая структура	Гексагональная
Классификация
Рег. номер CAS	10043-11-5
PubChem	66227
Рег. номер EINECS	233-136-6
SMILES	B#N
InChI	InChI=1S/BN/c1-2 PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N
RTECS	ED7800000
ChEBI	50883
ChemSpider	59612
Безопасность
Токсичность	нетоксично
NFPA 704	0 0 0
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Полиморфные модификации

• α-BN, гексагональный
• α-BN, гексагональный
• β-BN, структура типа сфалерита
• w-BN, структура типа вюрцита

Известны следующие полиморфные 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 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 равна 9,5.

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.

Нетоксичен.

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.

Нанотрубки из нитрида бора – перспективный материал для создания литийсерных аккумуляторов. Они позволяют повысить надёжность работы и стабильность батарей, в ином случае страдающих от быстрого разрушения при циклах зарядки и разрядки.

Мишень из нитрида бора используется в перспективных установках для инициированных лазером ядерных реакций.

Примечания

1. Новый минерал: Кубонит из недр Земли  (рус.). Популярная механика (3 августа 2013). — «Международная минералогическая ассоциация (IMA) на прошедшей неделе официально подтвердила открытие, сделанное международной группой учёных ещё в 2009 году: существует природная кубическая модификация нитрида бора, получившая название «кингсонгит» (qingsongite).» Дата обращения: 4 августа 2013. Архивировано 5 августа 2013 года.
2. Iqbal Pittalwala. International Research Team Discovers New Mineral (англ.). University of California (2 августа 2013). — «Geologists at the University of California, Riverside have discovered a new mineral, cubic boron nitride, which they have named “qingsongite.” The discovery, made in 2009, was officially approved this week by the International Mineralogical Association.» Дата обращения: 4 августа 2013. Архивировано 13 августа 2013 года.
3. Insun Jo, Michael Thompson Pettes, Jaehyun Kim, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Zhen Yao, and Li Shi. Thermal Conductivity and Phonon Transport in Suspended Few- Layer Hexagonal Boron Nitride // Nano Lett. — 2013. — Vol. 13. — P. 550−554. — doi:10.1021/nl304060g. arXiv:1302.1890.
4. ЭБ СПбГПУ — Безбородов, Андрей Андреевич. Влияние мелкодисперсных наполнителей на теплофизические и электрически  (неопр.). Дата обращения: 5 мая 2020. Архивировано 24 февраля 2020 года.
5. Гиперлинзы дадут возможность рассмотреть даже живые вирусы // онлайн-журнал x32 (13 декабря 2017) (недоступная ссылка)
6. Австралийский стартап поможет крупным производителям наладить выпуск перспективных литийсерных аккумуляторов // 3DNews Daily Digital Digest (28 сентября 2021)  (неопр.). Дата обращения: 28 сентября 2021. Архивировано 28 сентября 2021 года.

Литература

• Кнунянц И. Л. и др. т.1 А-Дарзана // Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — 623 с. — 100 000 экз.
• Берлин А. А. Полимерные Композиционные Материалы: свойства, структура, технологии. — Спб.: Профессия, 2008. — 560 с.
• Дигонский С. В. Газофазные процессы синтеза и спекания тугоплавких веществ. — Москва, ГЕОС, 2013 г, 462 с.

Ссылки

• Композиты с использованием BN-нанотрубок Архивная копия от 25 сентября 2020 на Wayback Machine // ПостНаука