Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




22.09.2021


21.09.2021


21.09.2021


19.09.2021


19.09.2021





Яндекс.Метрика





Карбид бора

23.05.2021

Карбид бора — бинарное соединение бора с углеродом, имеющее формулу B4C (B12C3). При нормальных условиях — чёрные кристаллы. Впервые получен в 1893 г. А.Муассаном путём восстановления оксида бора B2O3 углеродом при 2000 °C.

Получение

  • Восстановление оксида бора углеродом (сажей):

2 B 2 O 3 + 4 C → 1900...2150 o C B 4 C + 3 C O 2 {displaystyle {mathsf {2B_{2}O_{3}+4C{xrightarrow {1900...2150^{o}C}}B_{4}C+3CO_{2}}}}

  • Взаимодействие простых веществ (бора и углерода) по перитектической реакции:

4 B + C → B 4 C {displaystyle {mathsf {4B+C{xrightarrow {}}B_{4}C}}}

В промышленных масштабах карбид бора получают из борной кислоты (источник бора) и нефтяного кокса (источник углерода).

Физико-химические свойства

Температура разложения >2450 °C; энтальпия образования −62 кДж/моль. Теплопроводность 121 Вт/(м·К) при 300 К и 62,8 Вт/(м·К) при 970 К. Теплоёмкость при постоянном давлении (0 °C): C0
p = 53,09 Дж/(моль·К). Стандартная молярная энтропия S0
298 = 27,11 Дж/(моль·К).

Плотность 2,52 г/см³. Микротвёрдость 49,1 ГПа; модуль упругости 450 ГПа.

Полупроводник p-типа; ширина запрещённой зоны 1,64 эВ (выше 1870 К). Удельное электрическое сопротивление при ~20 °C: 0,001…0,1 Ом·м.

Карбид бора является одним из самых химически стойких веществ. На воздухе не окисляется до 600 °C. Не растворяется в воде, концентрированных кислотах, но разрушается кипящими растворами щелочей. До 1250 °C не взаимодействует с азотом, фосфором и серой. Реагирует с хлором при 1000 °C с образованием трёххлористого бора и углерода.

Образует кристаллы тригональной сингонии, пространственная группа R3m, параметры ячейки a = 0,5598 нм, b = 1,2120 нм, Z = 3.

При температуре ниже 1,28 К становится сверхпроводником.

Образует гомогенные смеси при формульном составе от B4C до B6.5C.

Применение

Карбид бора применяется для изготовления шлифовальных и абразивных материалов, химической посуды, защитных пластин для бронежилетов, в электронике и ядерной промышленности (карбид бора, обогащённый изотопом 10B, как поглотитель нейтронов). Также широкое применение нашло при изготовлении сопел пескоструйных машин. Изделия из карбида бора получают методом горячего прессования при температуре 2000…2450 °C и давлении 20…35 МПа.

Другие карбиды бора

К карбидам бора относится также соединение B13C2. Это чёрные кристаллы с ромбоэдрической решёткой. Тпл = 2460 °С, плотность 2,46 г/см3. Является полупроводником n-типа.