PROFILPELAJAR.COM

Нитрид бора
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

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

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^[1]^[2], 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^[3], 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^[4].

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^[5].

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^[6].

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

Примечания

↑ 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.
↑ 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.
↑ 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.
↑ ЭБ СПбГПУ — Безбородов, Андрей Андреевич. Влияние мелкодисперсных наполнителей на теплофизические и электрически (неопр.). Дата обращения: 5 мая 2020. Архивировано 24 февраля 2020 года.
↑ Гиперлинзы дадут возможность рассмотреть даже живые вирусы // онлайн-журнал x32 (13 декабря 2017) (недоступная ссылка)
↑ 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.