Bor karbür nedir - Bor karbürü anlayalım

Bor karbür kristal yapısı

B ₄ C'nin kristal hücresi. Yeşil küre ve ikosahedron bor atomlarından, siyah küre ise karbon atomlarından oluşur.

Bor karbür kristal yapısının parçaları

Bor karbür kristal yapısının parçaları.

Bor karbür, pentahedron merkezli borürlerin bir özelliği olan karmaşık bir kristal yapıya sahiptir. B₁₂ oktahedron, birim hücrenin merkezindeki CBC zinciri çevresinde eşkenar dörtgen bir kafes birimi oluşturur (uzay grubu: R3m, kafes sabiti: a=0,56 nm ve c=1,212 nm) ve tüm karbon atomları üç oktahedraya bitişik köprü oluşturur. B₁₂ oktahedron ve köprü oluşturan karbon, katmanlı bir yapı oluşturmak üzere c ekseni boyunca istiflenen c düzlemine paralel bir ağ düzlemi oluşturur. Bir kafesin iki temel yapısal birimi B'dir.₁₂oktahedron ve B₆ oktahedron. B'nin küçük olması nedeniyle₆ oktahedron, birleştirilemez. Tam tersi, bitişikteki B'ye bağlanırlar.₁₂c-düzleminin bağlanmasını zayıflatan oktahedra.

"İdeal" bor karbürün kimyasal formülü bazen B olarak yazılır.₁₂C₃ve bor karbürün karbon eksikliği B'nin kombinasyonu ile tanımlanır.₁₂C₃ve B₁₂B nedeniyle C birimleri₁₂ yapısal birim. Bazı çalışmalar, bir veya daha fazla karbon atomunun bor oktahedronuna gömülebileceğini ve bunun sonucunda B gibi formüllerin elde edilebileceğini göstermiştir.₁₁Stokiyometrik karbon ağır ucunda CCBC=B4C, ancak B1 gibi formüller₂(CBB)=B₁₄ Bor bakımından zengin uçta C. Bu nedenle "bor karbür" tek bir bileşikten ziyade farklı bileşimlere sahip bir dizi bileşiktir. B2 (CBC)=B_6.5 C, yaygın olarak bulunan element oranına yaklaşan ortak bir ara maddedir. Kuantum mekaniği hesaplamalarına göre B4C'den oluşan kristalin simetrisi ve B'nin metalik olmayan elektriksel özellikleri₁₃C₂kristaldeki farklı pozisyonlardaki bor ve karbon atomlarının düzensiz konfigürasyonu ile belirlenir.

Bor karbürün fiziksel özellikleri

Bor karbürün yoğunluğu 2,52 g/cm³'e yakındır.

Bor karbürün erime noktası 2445 °C'dir.

Bor karbürün sertlik aralığı 2900-3580Kg/mm2'dir (Knoop 100g).

Bor karbürün kırılma tokluğu 2,9-3,7 MPam-1/2'dir.

Young'ın bor karbür modülü 450-470 GPa'dır

Bor karbürün 25°C'deki iletkenliği 140 S'dir.

25°C'de ısı iletkenliği 30-42 W/mK'dir.

Bor karbürün termal nötron yakalaması 600 bardır.

Bor karbürün kimyasal özellikleri

Bor karbür, yüksek tokluğa (Mohs sertliği yaklaşık 9,5 ila 9,75), geniş bir nötron absorpsiyon kesitine (yani güçlü nötron koruma performansına) ve iyonlaştırıcı radyasyona ve çoğu kimyasal maddeye karşı dirence sahip sert bir maddedir. Vickers sertliği (38 GPa), elastik modül (460 GPa) ve kırılma dayanıklılığı (3,5 MPam)^-1/2) elmaslarınkine benzer (1150 GPa ve 5,3 MPam)^-1/2).

Bor karbür, 2015 yılında elmas ve kübik boranlardan sonra ikinci en sert malzeme olarak tanımlanmış ve bu nedenle "siyah elmas" olarak övülmüştür.

Bor karbür, elektronik özelliklerine atlamalı taşımanın hakim olduğu bir yarı iletkendir. Bant aralığı hem bileşime hem de düzen derecesine göre belirlenir. Bant aralığı ölçümü 2,09 eV'dir ve fotolüminesans spektrumu, birkaç ara bant aralığı durumu nedeniyle karmaşık hale gelir.

Bor karbürün reaksiyonu

Bor karbür tozunun oksidasyonu, su buharı varlığında 250 °C, su buharı yokluğunda ise 450 °C gibi düşük sıcaklıklarda başlar. Su buharı, 550 Å -600 Å C'nin altındaki sıcaklıklarda B ₂ O ₂ oksitleri oksidasyondan daha hızlı bir oranda giderir. B ₂ O ₂, B ₄ C yüzeyinde H ₂ O oksidasyonunu inhibe etti, ancak hava oksidasyonunu engellemedi. Suyun hızı ile kısmi basıncı arasında doğrusal bir ilişki vardır. Su B₄ C reaksiyonunun aktivasyon enerjisi 11 kcal/mol iken, hava B ₄ C reaksiyonunun aktivasyon enerjisi 45 kcal/mol'dür. Kuru havanın oksidasyon hızı, 700'e (235 mm su basıncı için) ulaşmadan önce su buharından daha yavaştır.

Bor Karbürün Tarihçesi

Bor karbür, 19. yüzyılda metal borür reaksiyonlarının bir yan ürünü olarak keşfedilmiştir ancak kimyasal bileşimi bilinmemektedir. Kimyasal bileşiminin B olduğu 1930'lara kadar belirlenmemişti.₄C. Bu malzemenin kesin 4:1 stokiyometrik oranı hala tartışmalıdır, çünkü doğada bu formülde hala biraz karbon eksiktir ve X-ışını kristalografisi, CBC zincirleri ve B karışımından oluşan son derece karmaşık yapısını ortaya koymaktadır.₁₂oktahedra.

Bu özellikler tam olarak B ile eşleşmiyor₄ C ampirik formülü. "İdeal" bor karbürün kimyasal formülü bazen B olarak yazılır.₁₂C₃ve bor karbürün karbon eksikliği B'nin kombinasyonu ile tanımlanır.₁₂C₃ve B₁₂B nedeniyle CBC birimleri₁₂yapısal birim.