BOR NITRÜR (BN): YAPISI, ÖZELLIKLERI, ÜRETIMI, KULLANIMLARI - FIZIKSEL - 2025

Bor nitrür , bir nitrojen atomu ile (N) bir boron atomu, (B) birleşmesinden oluşan bir inorganik katıdır. Kimyasal formülü BN'dir. Yüksek sıcaklıklara oldukça dayanıklı ve iyi bir ısı iletkeni olan beyaz bir katıdır. Örneğin laboratuvar potaları yapmak için kullanılır.

Bor nitrür (BN) birçok aside dirençlidir, ancak hidroflorik asit ve erimiş bazlar tarafından saldırmak için belirli bir zayıflığı vardır. İyi bir elektrik yalıtkanıdır.

Bor nitrürün (BN) yapısı. Akeramop. Kaynak: Wikimedia Commons.

En önemlileri altıgen ve kübik olan çeşitli kristal yapılarda elde edilir. Altıgen yapı grafiti andırır ve kaygandır, bu nedenle yağlayıcı olarak kullanılır.

Kübik yapı neredeyse elmas kadar serttir ve kesme aletleri yapmak ve diğer malzemelerin tokluğunu artırmak için kullanılır.

Bor nitrür ile vücut içinde taşınması ve kanser tümörlerine karşı ilaç salınımı gibi tıbbi uygulamaları olan nanotüp denilen mikroskobik (son derece ince) tüpler yapılabilir.

yapı

Bor nitrür (BN), bor ve nitrojen atomlarının bir üçlü bağ ile kovalent olarak bağlandığı bir bileşiktir.

İzole edilmiş bir bor nitrür molekülü, üçlü bir bağ ile birleştirilmiş bir bor atomuna ve bir nitrojen atomuna sahiptir. Benjah-bmm27. Kaynak: Wikimedia Commons.

Katı fazda BN, 6 üyeli halkalar şeklinde eşit sayıda bor ve azot atomundan oluşur.

BN halkasının rezonans yapıları. Yazar: Teachi. Kaynak: Wikimedia Commons.

BN dört kristal formda bulunur: grafite benzer altıgen (h-BN), elmasa benzer kübik (c-BN), eşkenar dörtgen (r-BN) ve wurtzite (w-BN).

H-BN'nin yapısı grafitinkine benzer, yani alternatif bor ve nitrojen atomlarına sahip altıgen halka düzlemlerine sahiptir.

Altıgen bor nitrürden ayrı düzlemler şeklinde yapı. Benjah-bmm27. Kaynak: Wikimedia Commons.

H-BN düzlemleri arasında büyük bir mesafe vardır, bu da onların yalnızca çok zayıf çekim kuvvetleri olan van der Waals kuvvetleri tarafından birleştirildiklerini ve uçakların birbirlerinin üzerinden kolayca kayabildiğini gösterir.

Bu nedenle h-BN dokunulduğunda kremsidir.

Kübik BN c-BN'nin yapısı elmasa benzer.

Kübik bor nitrür (solda) ve altıgen (sağda) arasındaki karşılaştırma. from: Benutzer: Oddball, chris 論 tarafından vektör versiyonu. Kaynak: Wikimedia Commons.

terminoloji

Bor nitrür

Özellikleri

Fiziksel durum

Yağlı beyaz katı veya dokunulduğunda kaygan.

Moleküler ağırlık

24.82 g / mol

Erime noktası

Yaklaşık 3000 ºC'de süblimleşir.

Yoğunluk

Altıgen BN = 2,25 g / cm ³

Kübik BN = 3.47 g / cm ³

Çözünürlük

Sıcak alkolde az çözünür.

Kimyasal özellikler

Nitrojen ve bor (üçlü bağ) arasındaki güçlü bağ nedeniyle bor nitrür, kimyasal saldırılara karşı yüksek bir dirence sahiptir ve çok kararlıdır.

Hidroklorik asit HCl, nitrik asit HNO ₃ ve sülfürik asit H ₂ SO ₄ gibi asitlerde çözünmez . Ancak lityum hidroksit LiOH, potasyum hidroksit KOH ve sodyum hidroksit NaOH gibi erimiş bazlarda çözünür.

Çoğu metal, bardak veya tuzla reaksiyona girmez. Bazen fosforik asit H ₃ PO ₄ ile reaksiyona girer . Yüksek sıcaklıklarda oksidasyona dayanabilir. BN havada stabildir ancak su ile yavaş yavaş hidrolize olur.

BN flor gazı F tarafından saldırıya ₂ ve hidroflorik asit, HF ile.

Diğer fiziksel özellikler

Yüksek ısıl iletkenliğe, yüksek ısıl kararlılığa ve yüksek elektrik direncine sahiptir, yani iyi bir elektrik yalıtkanıdır. Yüksek yüzey alanına sahiptir.

H-BN (altıgen BN), grafite benzer şekilde dokunması kolay bir katıdır.

H-BN'yi yüksek sıcaklık ve basınçta ısıtmak, son derece sert olan kübik c-BN formuna dönüşür. Bazı kaynaklara göre elması çizebilir.

BN bazlı malzemeler, inorganik kirleticileri (ağır metal iyonları gibi) ve organik kirleticileri (boyalar ve ilaç molekülleri gibi) emme özelliğine sahiptir.

Sorpsiyon, onlarla etkileşime girdiğiniz ve onları emebileceğiniz veya emebileceğiniz anlamına gelir.

edinme

H-BN toz bor trioksit B reaksiyona sokulması ile hazırlanır ₂ O ₃ ya da borik asit H ₃ BO ₃ amonyak NH ile ₃ NH ya da üre ile ₂ (CO) NH ₂ , bir nitrojen atmosferi altında, N ₂ .

Ayrıca borun çok yüksek sıcaklıkta amonyak ile reaksiyona sokulmasıyla BN elde edilebilir.

Hazırlamak için başka bir yol diboran B ila ₂ H ₆ ve NH ₃ amonyak bir atıl gaz ve yüksek sıcaklıklara (600-1080 ° C):

B ₂ H ₆ + 2 NH ₃ → 2 BN + 6 H ₂

Uygulamalar

H-BN (altıgen bor nitrür), özelliklerine bağlı olarak çeşitli önemli uygulamalara sahiptir:

Katı bir yağlayıcı olarak

-Kozmetiklere katkı maddesi olarak

-Yüksek sıcaklık elektrik izolatörlerinde

- Potalarda ve reaksiyon kaplarında

-Kalıplarda ve buharlaştırma kaplarında

Hidrojen depolaması için

Katalizde

- Kanalizasyondan gelen kirleticileri adsorbe etmek için

Sertliği neredeyse elmasınkine eşit olan kübik bor nitrür (c-BN) kullanılır:

-Sert alaşımlı çelik, dökme demir ve takım çelikleri gibi sert demirli malzemeleri işlemek için kesici takımlarda

-Kesici aletler için belirli seramikler gibi diğer sert malzemelerin sertliğini ve aşınma direncini artırmak.

Bazı kesme aletleri, artan sertlik sergilemek için bor nitrür içerebilir. Yazar: Michael Schwarzenberger. Kaynak: Pixabay.

- BN ince filmlerin kullanımı

Elektronik ekipmanın bileşenleri olan yarı iletken cihaz teknolojisinde çok kullanışlıdırlar. Örneğin hizmet ederler:

-Düz diyot yapmak için; diyotlar, elektriğin yalnızca tek yönde dolaşmasına izin veren cihazlardır

-Al-BN-SiO ₂ -Si gibi metal yalıtkan-yarı iletken bellek diyotlarında

-Gerilim sınırlayıcı olarak entegre devrelerde

-Bazı malzemelerin sertliğini artırmak için

-Bazı malzemeleri oksidasyondan korumak için

-Birçok cihaz türünün kimyasal kararlılığını ve elektriksel yalıtımını artırmak için

-İnce film kapasitörlerde

Bazı diyotlar ve kapasitörler bor nitrür içerebilir. Yazar: Sinisa Maric. Kaynak: Pixabay.

- BN nanotüplerin kullanımı

Nanotüpler, moleküler düzeyde tüplere benzeyen yapılardır. Sadece özel mikroskoplarla görülebilecek kadar küçük tüplerdir.

İşte BN nanotüplerin bazı özellikleri:

-Yüksek hidrofobisiteye sahiptirler, yani suyu iterler

-Oksidasyona ve ısıya karşı yüksek dirençlidirler (1000 ° C'ye kadar oksidasyona dayanabilirler)

-Yüksek hidrojen depolama kapasitesi sergiler

-Radyasyonu emer

-Çok iyi elektrik izolatörleri

-Yüksek ısıl iletkenliğe sahiptirler

-Yüksek sıcaklıklarda oksidasyona karşı mükemmel direnci, yüzeylerin oksidasyon kararlılığını artırmak için kullanılabileceği anlamına gelir.

Hidrofobik olmaları nedeniyle süper hidrofobik yüzeyler hazırlamak için kullanılabilirler, yani suya afiniteleri yoktur ve su bunlara nüfuz etmez.

-BN nanotüpler, belirli malzemelerin özelliklerini iyileştirir, örneğin, camın sertliğini ve kırılmasına karşı direnci arttırmak için kullanılmıştır.

Mikroskop altında gözlenen bor nitrür nanotüpler. Keun Su Kim vd. . Kaynak: Wikimedia Commons.

Tıbbi uygulamalarda

BN nanotüpler, doksorubisin gibi kanser ilaçları için taşıyıcı olarak test edilmiştir. Bu malzemelerle belirli bileşimler, söz konusu ilaçla kemoterapinin etkinliğini artırdı.

Birkaç deneyimde, BN nanotüplerin yeni ilaçları taşıma ve bunları uygun şekilde salma potansiyeline sahip olduğu gösterilmiştir.

Polimerik biyomalzemelerde BN nanotüplerin kullanımı sertliklerini, bozunma hızlarını ve dayanıklılıklarını artırmak için araştırılmıştır. Bunlar örneğin ortopedik implantlarda kullanılan malzemelerdir.

Sensörler olarak

BN nanotüpler, nemi, karbondioksit CO _2'yi tespit etmek ve klinik teşhis için yeni cihazlar oluşturmak için kullanılmıştır . Bu sensörler, hızlı bir yanıt ve kısa bir iyileşme süresi göstermiştir.

BN materyallerinin olası toksisitesi

BN nanotüplerin olası toksik etkileri konusunda bazı endişeler var. Bazı çalışmalar hücreler için toksik olduklarını gösterirken, diğerleri bunun tam tersini gösterdiğinden, sitotoksisiteleri hakkında net bir fikir birliği yoktur.

Bunun nedeni, hidrofobikliği veya suda çözünmezliği, çünkü biyolojik malzemeler üzerinde çalışma yapmayı zorlaştırıyor.

Bazı araştırmacılar, BN nanotüplerin yüzeyini suda çözünürlüklerini destekleyen diğer bileşiklerle kapladılar, ancak bu, deneyimlere daha fazla belirsizlik kattı.

Çoğu çalışma, toksisite seviyesinin düşük olduğunu gösterse de, daha kesin araştırmalar yapılması gerektiği tahmin edilmektedir.

Referanslar

1. Xiong, J. vd. (2020 yılında). Altıgen bor nitrür adsorban: Sentez, performans uyarlama ve uygulamalar. Enerji Kimyası Dergisi 40 (2020) 99-111. Reader.elsevier.com'dan kurtarıldı.
2. Mukasyan, AS (2017). Bor nitrür. Öz-Yayılan Yüksek Sıcaklık Sentezinin Kısa Ansiklopedisinde. Sciencedirect.com'dan kurtarıldı.
3. Kalay, S. vd. (2015). Bor nitrür nanotüplerin sentezi ve uygulamaları. Beilstein J. Nanotechnol. 2015, 6, 84-102. Ncbi.nlm.nih.gov'dan kurtarıldı.
4. Arya, SPS (1988). Bor Nitrür İnce Filmlerin Hazırlanması, Özellikleri ve Uygulamaları. İnce Katı Filmler, 157 (1988) 267-282. Sciencedirect.com'dan kurtarıldı.
5. Zhang, J. vd. (2014). Kesici takımlar için kübik bor nitrür içeren seramik matris kompozitler. Seramik Matris Kompozitlerde Gelişmeler. Sciencedirect.com'dan kurtarıldı.
6. Cotton, F. Albert ve Wilkinson, Geoffrey. (1980). İleri İnorganik Kimya. Dördüncü baskı. John Wiley & Sons.
7. Sudarsan, V. (2017). Düşmanca Kimyasal Ortamlar için Malzemeler. Aşırı Koşullar Altındaki Malzemelerde. Sciencedirect.com'dan kurtarıldı
8. Dean, JA (editör) (1973). Lange's Handbook of Chemistry. McGraw-Hill Şirketi.
9. Mahan, BH (1968). Üniversite Kimyası. Fondo Educativo Interamericano, SA