Bor Nitrid

“Molecule of the Week” layihəsi çərçivəsində Mətanət Feyziyeva tərəfindən yazılan məqalə: “Bor Nitrid”.

2009-cu ildə Tibetdə təbii olaraq meydana gələn bir bor nitrid mineralının kub şəklində olduğu bildirildi və qingsongit adı təklif edildi. Maddə xromla zəngin süxurlarda dağılmış mikron ölçülü daxilolmalarda aşkar edilmişdir. 2013-cü ildə Beynəlxalq Minerologiya Birliyi mineral və adını təsdiqlədi. Kimyəvi formulu BN olan bor nitrid bor və azotdan ibarət kimyəvi cəhətdən odadavamlı birləşmədir. Müxtəlif formaları mövcuddur. Mükəmməl istilik və kimyəvi dayanıqlıq xassəsi səbəbindən bor nitridi keramika kimi və yüksək temperaturlu avadanlıqların hissələrinin hazırlanmasında istifadə edirlər. İzoelektronik sp2 karbon qəfəsinə görə BN ümumiyyətlə karbon allotropları ilə müqayisə edilmişdir. O, turşularda (HCl, HNO₃, H₂SO₄ və s.) həll olmadığı halda qələvilərdə – LiOH, KOH, NaOH və digərlərində həll olur. Bu səbəbdən adı çəkilən maddələr BN-i aşındırmaq üçün istifadə olunur.

Bor nitridin formaları:

Bor nitridin müxtəlif kristallik modifikasiyaları var, onlardan kubşəkilli (c-BN) və heksaqonal (h-BN) formalar daha çox yayılmışdır.

a-BN amorf forması kristal deyil. Amorf karbona bənzəyir. Bor nitridin digər formaları kristaldır.

Altıbucaqlı forma (h-BN) qrafitə bənzər qatlı quruluşa malikdir. Hər təbəqənin içərisində bor və azot atomları güclü kovalent rabitələrlə və təbəqələr zəif Van Der Vaals qüvvələri ilə bir-birinə bağlanır. Qrafitə uyğun altıbucaqlı forma, BN polimorfları arasında ən dayanıqlı və yumşaqdır. Elə buna görə də sürtkü və kosmetik məhsullara əlavə olunaraq isdifadə olunur. Kimyəvi və termik cəhətdən GaN və AlN-dən daha dayanıqlıdır. O, tullantı sularından üzvi və qeyri-üzvi tullantıların təmizlənməsində, fotokatalizdə, elektronik cihazlarda və s. sahələrdə tətbiqini tapmışdır.

Kubik forma (c-BN) almaza bənzər kristallik quruluşa malikdir. Almazın qrafitdən az dayanıqlı olmasına uyğun olaraq kub şəkli altıbucaqlı formadan daha az dayanıqlıdır. Kimyəvi olaraq inertdir və temperatur 1200 °C dərəcəyə çatana qədər oksidləşmir.

Vurtzit forması (w-BN): Bor nitridin bu forması altıbucaqlı karbon polimorfu olan lonsdaleitlə olduğu kimi, bor və azot atomları tetraedr şəklində  qruplaşdırılmışdır. Vurtzit şəklində olduğu kimi, bor və azot atomları 6 üzvlü halqalara qruplaşdırılır. w-BN-də qatlar arasındakı üzüklər (halqalar) qayıq konfiqurasiyasındadır. Əvvəlki nikbin hesabatlarda Vurtzit formasının çox güclü olduğu düşünülürdü və  potensial olaraq almazdan 18 % daha güclü olduğu təxmin edilirdi, ancaq, təbiətdə mineralın yalnız az miqdarı olduğu üçün bu hələ yoxdur, eksperimental olaraq təsdiq edilmişdir. Son tədqiqatlar göstərir ki, w-BN-in sərtliyi ticari boridlərdən biraz daha sərt, lakin bor nitridin kub şəklindən daha yumşaqdır.

c-BN və w-BN yüksək temperatur və təzyiqdə stabildir, lakin otaq temperaturunda metastabil haldadır. Heksaqonal forma isə otaq temperaturunda stabildir.

Turbostratik forması (t-BN) də mövcuddur. O, yarı-kristallik (semikristal) quruluşa malikdir.

Alınması:

Bor nitridi azot atmosferində bor trioksid ( B₂O₃ ) və ya bor turşusunun (H₃BO₃)  ammonyak (NH₃) və ya sidik cövhəri (karbamid) CO(NH₂)₂ ilə reaksiyasından əldə edilir. Temperatur 900–1000 °C və daha artıq olur:

B₂O₃ + 2 NH₃ → 2 BN + 3 H₂O (T = 900 °C)

B(OH)₃ + NH₃ → BN + 3 H₂O   (T = 900 °C)

B₂O₃ + CO(NH₂)₂ → 2 BN + CO₂ + 2 H₂O (T > 1000 °C)

B₂O₃ + 3 CaB₆ + 10 N₂ → 20 BN + 3 CaO (T > 1500 °C)

Bor nitrid litium, qələvi torpaq metalları və lantanoidlərin nitridləri ilə reaksiyaya daxil olaraq nitridoborat birləşmələri əmələ gətirir:

Li₃N + BN → Li₃BN₂

Bor nitrid və digər qeyri metalların nitridləri zəif fibrogenik aktivlik göstərir və tənəffüs edildikdə pnevmokonioza səbəb olduğu bildirilir.

Ədəbiyyat:

1. Cutting and Drilling of Metals and Other Materials: A Comparison. E. Uhlmann, … L. Schweitzer, in Reference Module in Materials Science and Materials Engineering, 2016
2. Challa Vijaya Kumar, Ajith Pattammattel, in Introduction to Graphene, 2017
3. Sudarsan, in Materials Under Extreme Conditions, 2017
4. Hiroaki Kuwahara, in Nanoparticle Technology Handbook (Third Edition), 2018
5. Paramita Karfa BSc, MSc, … Rashmi Madhuri MSc, PhD, in Two-Dimensional Nanostructures for Biomedical Technology, 2020
6. https://www.chemistryworld.com/podcasts/boron-nitride/6903.article
7. https://www.britannica.com/science/boron-nitride

Share on Facebook

Follow us