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 |
1S/BN/c1-2
PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N
|
RTECS | ED7800000 |
ChEBI | 50883 |
ChemSpider | 59612 |
Безопасность | |
Токсичность | нетоксично |
NFPA 704 |
|
Аллотропы
-
α-BN, гексагональный -
α-BN, гексагональный -
β-BN, структура типа сфалерита -
w-BN, структура типа вюрцита
Известны следующие аллотропные 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 нанотрубок 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.