химический каталог




БОРИДЫ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

БОРИДЫ, соединение бора с металлами. Известны для большинства элементов подгрупп Ia-IIа и IIIб-VIIIб, а также Al; для некоторых элементов подгрупп Iб-IIб известны бинарные системы с высоким содержанием В (например, СuВ22, ZnB22), которые относят не к химический соединениям, а к твердым растворам. Один металл может образовывать несколько БОРИДЫ разного состава. Различают богатые металлом низшие БОРИДЫ (М3В, М2В, М3В2, MB, M3B4) и богатые бором высшие БОРИДЫ (МВ2, МВ4, МВ6, МВ12 и др.).

Названия БОРИДЫ включают название металла с приставкой, указывающей число атомов металла в формуле, и слово "борид" с обозначением числа атомов В, например W2В5-пентаборид дивольфрама.

СВОЙСТВА БОРИДОВ МЕТАЛЛОВ

Взаимод. между атомами металла и бора в БОРИДЫ относительно слабое, поэтому их структуру рассматривают как две слабо связанные подрешетки. Структура низших БОРИДЫ определяется металлич. подрешеткой, высших - борной. В соединениях типа М4В и М2В атомы В изолированы друг от друга, в соединениях типа MB они образуют одинарные зигзагообразные цепи, в М3В4 - сдвоенные цепи. По мере увеличения содержания В структура БОРИДЫ существенно усложняется. Так, в МВ2 атомы В образуют плоские сетки, в МВ4 - гофрированные сетки и каркасы в виде окгаэдрич. группировок, в МВ6 - октаэдры, в МВ12 - кубооктаэдры и икосаэдры, в МВ66 - цепи икосаэдров. Гексаген, кристаллич. решетка характерна для МВ2 и МВ4, тетрагональная-для МВ2, MB и МВ4, кубическая - для М2В, MB, MB6, МВ12, МВ66, ромбическая-для М4В, MB, M3B4, М4В, МВ12.

В молекулах БОРИДЫ борные группировки, в которых связь В—В ковалентная, электронодефицитны; для их стабилизации необходимо привлечение электронов от атома металла. В результате между металлом и бором осуществляются связи промежуточные типа: у БОРИДЫ элементов III-VIII групп, отдающих более двух электронов, они частично металлические, в остальных случаях - частично ионные. С возрастанием содержания бора в пределах бинарной системы растет доля ковалентных связей В—В и уменьшается взаимодействие металл - бор, в результате чего повышаются твердость, температура плавления, теплопроводность и электрич. проводимость и уменьшается температурный коэффициент линейного расширения. Одновременно возрастает химический стойкость. Например, при изменении состава от Nb3B2 до NbB2 температура плавления увеличивается от 1860 до 3035 °С, температурный коэффициент линейного расширения уменьшается от 13,8*10 до 8,0*10-6 К-1. БОРИДЫ устойчивы к действию воды (кроме низших боридов Be и Mg), соляной, фтористоводородной и карбоновых кислот. Легко разлагаются HNO3 и H2SO4 при нагревании. Взаимод. с расплавами щелочей, карбонатов и сульфатов щелочных металлов. При окислении на воздухе образуют оксиды металла и бора, причем на поверхности БОРИДЫ формируются пленки пироборатов, обладающие защитными свойствами. Бо-риды Ti и Zr устойчивы к действию расплавов металлов. БОРИДЫ не разлагаются в вакууме при нагревании до их температур плавления. При испарении диссоциируют на элементы. БОРИДЫ металлов I и II групп, а также других в степени окисления + 1 и +2, обладают типично полупроводниковыми свойствами. Б. металлов в высших степенях окисления по электрич. проводимости, как правило, значительно превосходят соответствующие металлы. Наиб. термодинамически стабильностью, и микротвердостью обладают соединение металлов III и IV групп.

Осн. способы получения БОРИДЫ: 1) взаимодействие металла с В с использованием внешний нагрева (спекание, сплавление) либо инициированием внешний источником тепла с последующей разогревом реагентов благодаря выделению теплоты реакции (самораспространяющийся высокотемпературный синтез). Образующиеся БОРИДЫ имеют вид спеков, требующих размола; 2) восстановление оксида металла смесью В и С, карбидом бора или бором при 1500-2000°С в вакууме. БОРИДЫ получаются в виде порошков с размером частиц 1-40 мкм; 3) электролиз расплавов боратов и оксидов металлов (лабораторная способ). Образуются монокристаллы размером до 1 мм; 4) взаимодействие металл- и борсодержащих соединение в условиях низкотемпературной плазмы. Образуются порошки с размером частиц 50-100 нм.

Монокристаллы БОРИДЫ размером до 5 мм получают кристаллизацией из растворов бора и металлов в расплавах Al, Zn, крупные монокристаллы диаметром до 20 и длиной до 100 мм - методами зонной плавки, Вернейля.

Изделия из порошков БОРИДЫ изготавливают спеканием предварительно спрессованных заготовок или горячим прессованием. Покрытия из БОРИДЫ на различные подложках получают методом осаждения из газовой фазы при взаимодействии галогенидов металлов и бора, плазменного напыления порошков и др.

Ниже описаны важнейшие представители БОРИДЫ (см. табл.). Диборид титана TiB2 - черные кристаллы с гексагон. решеткой (а = 0,3026 нм, с = 0,3313 нм). Используют для изготовления испарителей для расплавов металлов и футеровки электролизеров, как компонент жаропрочных сплавов, инструментальных материалов, износостойких наплавочных покрытий [в основные в виде двойного БОРИДЫ - (Ti,Cr)B2].

Диборид циркония ZrB2 - серые кристаллы с гексагон. решеткой (а = 0,1368 нм, с = 0,3528 нм). Устойчив в расплавах цветных и черных металлов, металлургич. шлаков. Характеризуется стабильностью термоэлектрич. свойств (коэффициент термоэдс 1,2 мкВ/К). Используют для изготовления защитных чехлов и элементов термопар (в паре с графитом), как нейтронопоглощающий материал для ядерных реакторов и компонент жаропрочных сплавов.

Диборид хрома СгВ2 - серые кристаллы с гексагон. решеткой (а = 0,2970 нм, с = 0,3074 нм). Обладает высокой износостойкостью; компонент износостойких наплавочных покрытий.

Гексаборид лантана LaB6 - фиолетово-пурпурные кристаллы с кубич. решеткой (а = 0,4156 нм). Обладает хорошими термоэмиссионными свойствами. Устойчив к ионной бомбардировке и в агрессивных газовых средах. Применяют в качестве эмиттеров в электроннолучевых устройствах средней и высокой мощности.

Гексаборид кальция СаВ6 - черные кристаллы с кубич. решеткой (а = 0,4145 нм). Используют как абразив, нейтронопоглощающий материал.

Химическая энциклопедия. Том 1 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
терракотовая металлочерепица
Предметы интерьера Итальянские купить
подложка для переноса наклейки
сетка тканая 10х10х1

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(27.05.2017)