Τι είναι το νιτρίδιο του βορίου;
Το νιτρίδιο του βορίου (Boron Nitride, ΒΝ) είναι μία συνθετικά παραγόμενη κρυσταλλική ένωση του βορίου και του αζώτου και αποτελεί ένα βιομηχανικό κεραμικό υλικό περιορισμένης, αλλά σημαντικής εφαρμογής, κυρίως σε ηλεκτρικούς μονωτές και κοπτικά εργαλεία. Παράγεται σε δύο κρυσταλλογραφικές μορφές: το εξαγωνικό νιτρίδιο του βορίου (H-BN) και το κυβικό νιτρίδιο του βορίου (C-BN).
Disclaimer: Απαγορεύεται η αναδημοσίευση, αναπαραγωγή, ολική, μερική ή περιληπτική ή κατά παράφραση ή διασκευή ή απόδοση του περιεχομένου του παρόντος διαδικτυακού τόπου με οποιονδήποτε τρόπο, χωρίς αναφορά στο RAWMATHUB.GR (με ενεργό link) ή χωρίς την προηγούμενη γραπτή άδεια του RAWMATHUB.GR.
Το H-BN παρασκευάζεται με διάφορες μεθόδους, συμπεριλαμβανομένης της θέρμανσης του βορικού οξειδίου (B2O3) με αμμωνία (NH3). Είναι μια φολιδωτή σκόνη που αποτελείται, σε μοριακό επίπεδο, από φύλλα εξαγωνικών δακτυλίων που γλιστρούν εύκολα το ένα δίπλα στο άλλο. Αυτή η δομή, παρόμοια με αυτή του γραφίτη, κάνει το H-BN ένα μαλακό, λιπαντικό υλικό. Σε αντίθεση με τον γραφίτη, ωστόσο, το H-BN διακρίνεται για τη χαμηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα και την υψηλή θερμική αγωγιμότητα.
Το H-BN χυτεύεται συχνά και στη συνέχεια συμπιέζεται εν θερμώ σε σχήματα όπως ηλεκτρικοί μονωτές και τηκόμενα χωνευτήρια. Μπορεί επίσης να εφαρμοστεί με ένα υγρό συνδετικό ως επίστρωση ανθεκτική στη θερμοκρασία για μηχανήματα επεξεργασίας μεταλλουργικών, κεραμικών ή πολυμερών διεργασιών
Το C-BN κατασκευάζεται συχνότερα με τη μορφή μικρών κρυστάλλων υποβάλλοντας το H-BN σε εξαιρετικά υψηλή πίεση (6 έως 9 GPa) και θερμοκρασία (1.500 έως 2.000°C). Κατατάσσεται αμέσως μετά το διαμάντι σε σκληρότητα (πλησιάζει το μέγιστο 10 στο κλίμακα σκληρότητας Mohs) και, όπως το συνθετικό διαμάντι, προσαρμόζεται συχνά σε μεταλλικά ή μεταλλικά-κεραμικά εργαλεία κοπής για την κατεργασία σκληρών χαλύβων. Λόγω της υψηλής θερμοκρασίας οξείδωσης του (πάνω από 1.900°C), έχει πολύ υψηλότερη θερμοκρασία λειτουργίας από το διαμάντι (το οποίο οξειδώνεται πάνω από 800°C).
Δειτε ακομη
Επειδή το βόριο και το άζωτο μαζί περιέχουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων σθένους (οκτώ) όπως και δύο συνδεδεμένα άτομα άνθρακα, το νιτρίδιο του βορίου λέγεται ότι είναι ισοηλεκτρονικό με τον στοιχειακό άνθρακα. Το νιτρίδιο του βορίου υπάρχει σε δύο δομικές μορφές, οι οποίες είναι ανάλογες με δύο μορφές άνθρακα, γραφίτη και διαμάντι.
Η εξαγωνική μορφή, παρόμοια με τον γραφίτη, έχει μια πολυεπίπεδη δομή με επίπεδους, εξαμελείς δακτυλίους εναλλασσόμενων ατόμων βορίου και αζώτου που στοιβάζονται με τέτοιο τρόπο ώστε ένα άτομο βορίου σε ένα στρώμα να βρίσκεται ακριβώς πάνω από ένα άτομο αζώτου στο παρακείμενο στρώμα. Αντίθετα, διαδοχικά εξαγωνικά στρώματα γραφίτη μετατοπίζονται έτσι ώστε κάθε άτομο άνθρακα να βρίσκεται ακριβώς πάνω από ένα διάκενο (οπή) σε ένα παρακείμενο στρώμα και απευθείας πάνω από ένα άτομο άνθρακα στο αμέσως επόμενο στρώμα.
Το εξαγωνικό νιτρίδιο του βορίου μπορεί να παρασκευαστεί με θέρμανση τριχλωριούχου βορίου, BCl3, σε περίσσεια αμμωνίας στους 750°C. Οι ιδιότητες του εξαγωνικού νιτριδίου του βορίου είναι γενικά διαφορετικές από αυτές του γραφίτη. Ενώ και τα δύο είναι ολισθηρά στερεά, το νιτρίδιο του βορίου είναι άχρωμο και καλός μονωτής (ενώ ο γραφίτης είναι μαύρος και είναι ηλεκτρικός αγωγός) και το νιτρίδιο του βορίου είναι πιο σταθερό χημικά από τον γραφίτη. Το εξαγωνικό ΒΝ αντιδρά μόνο με στοιχειώδες φθόριο (F2) και σχηματίζει τα προϊόντα BF3 και N2, καθώς και υδροφθόριο (HF) το οποίο παράγει NH4BF4. Όπως η ανάλογη μορφή άνθρακα του διαμαντιού, το κυβικό νιτρίδιο του βορίου είναι εξαιρετικά σκληρό.
ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ - ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΣΥΝΤΑΚΤΙΚΗ ΟΜΑΔΑ RAWMATHUB.GR
