Suboxid boritý - Boron suboxide
|
|
| Jména | |
|---|---|
|
Název IUPAC
Suboxid boru
|
|
| Ostatní jména
Hexaboron monoxide
|
|
| Identifikátory | |
|
3D model ( JSmol )
|
|
|
|
|
|
| Vlastnosti | |
| B 6 O | |
| Molární hmotnost | 80,865 g/mol |
| Vzhled | Načervenalé ikosahedrální dvojčata krystalů |
| Hustota | 2,56 g / cm 3 |
| Bod tání | 2000 ° C (3630 ° F; 2270 K) |
| Struktura | |
| Kosočtverec , hR42 | |
| R 3 , č. 166 | |
|
a = 0,53824 nm, b = 0,53824 nm, c = 1,2322 nm
α = 90 °, β = 90 °, γ = 120 °
|
|
|
Vzorce jednotek ( Z )
|
6 |
|
Pokud není uvedeno jinak, jsou údaje uvedeny pro materiály ve standardním stavu (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
|
 ověřit ( co je to ?)
  |
|
| Reference na infobox | |
Suboxid boru (chemický vzorec B 6 O) je pevná sloučenina se strukturou postavenou z osmi icosahedrů na vrcholech romboedrické jednotkové buňky. Každý icosahedron se skládá z dvanácti atomů boru . Dva atomy kyslíku jsou umístěny v mezerách ve směru [111] kosočtvercového směru. Díky svým krátkým délkám meziatomových vazeb a silně kovalentnímu charakteru vykazuje B 6 O řadu vynikajících fyzikálních a chemických vlastností, jako je velká tvrdost (blízká tvrdosti diboridu rhenia a nitridu boru ), nízká hmotnostní hustota, vysoká tepelná vodivost , vysoká chemická inertnost a vynikající odolnost proti opotřebení.
B 6 O lze syntetizovat redukcí B 2 O 3 bórem nebo oxidací boru oxidem zinečnatým nebo jinými oxidanty. Tyto suboxidové materiály boru vytvořené při tlaku blízkém okolnímu tlaku mají obecně nedostatek kyslíku a nejsou stechiometrické (B 6 O x , x <0,9) a mají špatnou krystalinitu a velmi malou velikost zrna (méně než 5 μm). Vysoký tlak aplikovaný během syntézy B 6 O může významně zvýšit krystalinitu, stechiometrii kyslíku a velikost krystalů produktů. Směsi boru a B 2 O 3 prášky se obvykle používají jako výchozí materiály v vykazovaných metod B 6 O syntéze.
Suboxid boru s nedostatkem kyslíku (B 6 O x , x <0,9) může tvořit ikosahedrální částice, které nejsou ani monokrystaly, ani kvazikrystaly , ale jsou to dvojčata skupin po dvaceti čtyřstěnných krystalech.
B 6 O typu α-romboedrálního boru byl zkoumán kvůli jeho keramické povaze (tvrdost, vysoký bod tání, chemická stabilita a nízká hustota) jako nový strukturní materiál. Kromě toho mají tyto boridy jedinečné vazby, které nejsou běžně dostupné valenční teorií snadno dostupné. Ačkoli rentgenová emisní spektroskopická metoda indikovala pravděpodobný rozsah parametrů pro kyslíkové místo B 6 O, správná poloha kyslíku zůstala otevřená, dokud Rietveldova analýza rentgenových difrakčních profilů na prášcích B 6 O nebyla poprvé úspěšně provedena, i když to byla předběžná vyšetřování.
Příprava
B 6 O lze připravit třemi způsoby:
- (1) reakce v pevném stavu mezi B a B 2 O 3 ,
- (2) redukce B 2 O 3 a
- (3) oxidace B . Vysoký tlak par B 2 O 3 při zvýšených teplotách by způsobil složení B přebytku v procesu reakce v pevném stavu mezi B a B 2 O 3 .
Při redukci B 2 O 3 , redukční činidla, která lze použít, zahrnují, nikoli však s omezením, Si a Mg , které zůstávají v B 6, O jako nečistota v tomto procesu. Zatímco v oxidačním procesu B by oxidanty, jako je ZnO, kontaminovaly B 6 O v tomto procesu.
Fyzikální vlastnosti
B 6 O má silnou kovalentní povahu a snadno se skládá při teplotách vyšších než 1 973 K. Bylo také hlášeno, že suboxid boru vykazuje širokou škálu vynikajících vlastností, jako je vysoká tvrdost s nízkou hustotou, vysoká mechanická pevnost, odolnost proti oxidaci až do vysoké teploty a také jeho vysoká chemická inertnost. Předběžné funkční výpočty strukturních vlastností suboxidu boru (B 6 O) na základě prvního principu ab initio hustoty naznačují, že pevnost vazby v B 6 O může být zvýšena přítomností intersticiálu s vysokou elektronegativitou ve struktuře. Výpočtové výpočty potvrzují zkracování kovalentních vazeb, o kterém se věří, že upřednostňuje vyšší elastické konstanty a hodnoty tvrdosti.
Aplikace
Potenciální aplikace B 6 O jako povlaku snižujícího opotřebení například u vysokorychlostních řezných nástrojů, brusiv nebo jiných aplikací s vysokým opotřebením jsou v posledních letech předmětem intenzivního zájmu. I přes intenzivní výzkumné úsilí musí být komerční aplikace teprve realizovány. Je to částečně způsobeno nízkou lomovou houževnatostí materiálu lisovaného za tepla a značnými praktickými problémy spojenými se zhušťováním stechiometrického materiálu B 6 O s dobrou krystalinitou. Navíc četné mechanické vlastnosti materiálu byly až donedávna poměrně špatně pochopeny.
Suborid boru je také slibným materiálem neprůstřelné vesty , ale jeho testování je stále v raných fázích a od roku 2019 není známo žádné komerční nasazení.