Nitrur de bor

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Nitrur de bor
Mostra de BN hexagonalNitrur de bor

[

Altres noms ,
,
(sòlid)
Fórmula molecular BN
Massa molar g/mol
Estat sòlid
Aspecte Cristalls incolors
Nombre CAS 10043-11-5
Propietats
Densitat i fase 2.1 (hBN); 3.45 (cBN) g/cm3
Solubilitat en aigua kg/m³
Calor latent de
vaporització
25.13 kJ/mol
Punt de fusió 2973
Punt d'ebullició
Acidesa (pKa)
Viscositat
Estructura
Forma molecular
Estructura cristal·lina Hexagonal, cúbica, amorfa
Moment Dipolar
Riscos
MSDS External MSDS
Riscos principals
Irritant
NFPA 704
Frases R i S
Nombre RTECS
Pàgina de dades suplementaries
Estructura & propietats n, εr, etc.
Dades espectrals UV, IR, RMN, MS
Compostos relacionats
Arsenur de bor
Excepte on es digui el contrari, les dades són donades per
els materials en el seu estat estàndard (a 25 °C, 100 kPa)
Declinació de responsabilitats i referències

El nitrur de bor, en anglès:Boron nitride, és un compost químic amb la fórmula BN, consta d'un nombre igual d'àtoms de bor i de nitrogen. El nitrur de bor és isoelectrònic amb xarxes de carboni estructurades similarment i per això existeix en diverses formes cristal·lines (polimorfisme). La seva forma hexagonal, que es correspon amb la del grafit, és la més estable i la més tova entre les formes que pot tenir el nitrur de bor i per aquesta raó s'utilitza com a lubricant i com additiu en alguns productes cosmètics. La forma cúbica (estructura de la esfalerita), que és una varietat anàlega a la del diamant, s'anomena c-BN. La seva duresa només és inferior a la del diamant, però la sev estabilitat tèrmica i química resulta ser superior. La rara modificació BN del cristall de wurtzita és similar a la lonsdaleita i pot ser fins i tot més dura que la forma cúbica.

El nitrur de bor rarament es troba a la natura però ho fa com inclusions microscòpiques en el mineral qingsongita (c-BN) dins roques riques en crom al Tibet. Es produeix sintèticament a partir de l'àcid bòric o del triòxid de bor. El producte inicial és una pols amorfa de BN la qual esconverteix en una forma cristal·lina, h-BN, a través d'escalfament amb un flux de nitrogen a temperatures per sobre de 1500 °C. El c-BN es fabrica per metal·lúrgia anellan. Al contrari que el diamant es poden produir grans quantitats per fusió a preus relativament econòmics a partir de pols de c-BN. Per això el c-BN es fa servir àmpliament en aplicacions mecàniques.

Tradicionalment es fa servir BN en la ceràmica d'equipaments per la seva gran estabilitat tèrmica. Té un gran poencial en la nanotecnologia. Els nanotubs de BN es poden fabricar obtenint una estructura similar als nanotubs de carboni (grafè) però amb propietats molt diferents. El nanotub de BN és un aïllant elèctric.

Estabilitat tèrmica[modifica | modifica el codi]

Les formes hexagonals i les formes cùbiques (i probablement la forma w-BN) del BN mostren importants estabilitats químiques i tèrmiques. Per exemple, el h-BN no es descompon a temperatures de l'aire de fins a 1000 °C, de 1400 °C en el buit i de 2800 °C en una atmosfera inert. La reactivita del h-BN i del c-BN és relativament similar, i les dades per al c-BN es resumeixen en la taula de sota.

Reactivitat del c-BN amb els sòlids[1]
Sòlid Ambient Acció Llindar de temperatura T (°C)
Mo 10−2 Pa buit reacció 1360
Ni 10−2 Pa buit Capacitat del metall fos per mantenir el contacte amb el BN sòlid (wetting) 1360
Fe, Ni, Co argon reacció 1400–1500
Al 10−2 Pa vacuum wetting i reacció 1050
Si 10−3 Pa buit wetting 1500
Cu, Ag, Au, Ga, In, Ge, Sn 10−3 Pa buit sense wetting 1100
B sense wetting 2200
Al2O3 + B2O3 10−2 Pa vacuum sense reacció 1360

Estabilitat química[modifica | modifica el codi]

Estructura del nitrur de bor hexagonal intercalat amb potassi (B4N4K)

El nitrur de bor és insoluble en les àcids corrents, però és soluble en les sals alcalines foses i en els nitrurs com LiOH, KOH, NaOH-Na2CO3, NaNO3, Li3N, Mg3N2, Sr3N2, Ba3N2 or Li3BN2.[1]

Aplicacions[modifica | modifica el codi]

BN hexagonal[modifica | modifica el codi]

BN ceràmic

El BN hexagonal és la forma més utilitzada. És un bon lubricant tant a baixa com a alta temperatura (fins a 900 °C, fins i tot en una atmosfera oxidant). El lubricant h-BN lés particularment útil quan la reactivitat química o la conductivitat elèctrica del grafit resulta problemàtica. Les propietat lubricants de l'h-BN es fan servir en cosmètics, pintures, ciments dentaris i mines de llapis.[2]

L'h-BN es pot incloure en ceràmiques, aliatges, resines, plàstics, gomes i altres materials, als quals proporciona lubrificació. Aquests materials són adequats en el camp de la construcció i per fabricar acer.[3] Els plàstics omplerts amb BN Plastics filled tenen una expansió tèrmica menor i també major conductivitat tèrmica i elèctrica i major resistència. En elèctrònica es fan servir per exemple com substrat per a semiconductors, finestres dels forns microones i material per a segellar estructures.[4]


Nitrur de bor cúbic[modifica | modifica el codi]

El nitrur de bor en forma cúbica (CBN o c-BN) es fa servir molt com abrasiu.[5] La seva utilitat és pel fet de la seva insolubilitat en el ferro, el níquel i els seus aliatges a les alts temperatures.

Notes i referències[modifica | modifica el codi]

  1. Error de citació: Etiqueta <ref> no vàlida; no s'ha proporcionat text per les refs amb l'etiqueta BN
  2. Jochen Greim, Karl A. Schwetz. «Boron Carbide, Boron Nitride, and Metal Borides». A: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH, 2005. DOI 10.1002/14356007.a04_295.pub2. 
  3. Error de citació: Etiqueta <ref> no vàlida; no s'ha proporcionat text per les refs amb l'etiqueta dkg
  4. R.F. Davis. «III-V Nitrides for Electronic and Optoelectronic Applications». Proceedings of the IEEE, 79, 5, 1991, pàg. 702–712. DOI: 10.1109/5.90133.
  5. Robert H. Todd, Dell K. Allen and Leo Alting. Manufacturing Processes Reference Guide. Industrial Press Inc., 1994, p. 43–48. ISBN 0-8311-3049-0. 

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Nitrur de bor