Diboruro de renio
| diboruro de renio | |
|---|---|
| General | |
Nombre sistemático |
diboruro de renio |
| química fórmula | ReB 2 |
| Propiedades físicas | |
| Estado | sólido |
| Masa molar | 207,83 g/mol g/ mol |
| Densidad | 12,7 g/cm³ |
| Resistencia a la tracción | ~22 GPaN/mm² |
| Dureza |
9-10 (según Mohs), depende del plano cristalográfico |
| Propiedades termales | |
| La temperatura | |
| • fusión | 2400 [1] |
| Propiedades químicas | |
| Constante de disociación ácida | número |
| Solubilidad | |
| • en agua | número |
| Estructura | |
| Estructura cristalina |
hexagonal, grupo espacial P6 3 /mmc |
| Clasificación | |
| registro número CAS | 12355-99-6 |
| Los datos se basan en condiciones estándar (25 °C, 100 kPa) a menos que se indique lo contrario. | |
El diboruro de renio ( ReB 2 ) es un compuesto químico binario de boro y renio , una sustancia sintética superdura, que supera al diamante en dureza en algunos planos cristalográficos [2] .
Historia de la investigación
Por primera vez este compuesto (en forma de polvo) fue sintetizado y su estructura cristalina (en forma de capas alternas de átomos de renio y boro) fue estudiada en 1961 por investigadores del Instituto Politécnico de Brooklyn [3] .
Pero su dureza extrema, comparable a la dureza del diamante, fue descubierta por científicos de EE . UU . [4] , quienes publicaron sus resultados en abril de 2007 . Algunos investigadores han cuestionado la supuesta dureza de este compuesto [5] .
Síntesis
La síntesis de este compuesto es relativamente simple, ya que no requiere el uso de presiones ultra altas, a diferencia de, por ejemplo, la síntesis de otro material superduro - nitruro de boro con una red cristalina tipo diamante, lo que reduce el costo del proceso, pero, por otro lado, el renio es un metal muy raro y muy caro, por lo que la ventaja de precio de los materiales comparados no está clara.
En este compuesto, el renio proporciona una concentración muy alta de electrones de valencia y el boro forma enlaces covalentes cortos y muy fuertes .
La síntesis de diboruro de renio se lleva a cabo al menos de tres formas diferentes:
- reacción de intercambio en fase sólida;
- fusión de polvos de renio y boro en un arco eléctrico ;
- fuerte calentamiento de una mezcla de polvos de renio y boro.
En una reacción de intercambio de estado sólido, una mezcla de polvos de renio y compuestos de boro, como el tricloruro de renio y el diboruro de magnesio , se calienta a alta temperatura en vacío o en un gas inerte (por ejemplo, argón ). El subproducto formado como resultado de la reacción es cloruro de magnesio soluble , luego se lava del diboruro de renio con un solvente, por ejemplo, etanol . Para evitar la formación de otros boruros de renio que reducen la dureza (Re 7 B 3 y Re 3 B), se toma en exceso diboruro de magnesio.
Al fundirse con un arco eléctrico, se hace pasar una corriente de 80 A a través de una mezcla de polvo de renio y boro . El proceso también se lleva a cabo en atmósfera inerte.
En el método de síntesis directa a partir de elementos, una mezcla comprimida de polvos se mantiene durante varios días a una temperatura de aproximadamente 1300 K. Fue por este método que se sintetizó el diboruro de renio por primera vez.
Los dos últimos métodos son adecuados para obtener diboruro de renio prácticamente puro a partir de otros boruros de renio, la pureza del producto se confirma mediante análisis de difracción de rayos X.
Propiedades
La dureza de un cristal de diboruro de renio es muy diferente en los distintos planos cristalográficos, ya que en su estructura cristalina se alternan capas de átomos de renio y boro, organizados en redes hexagonales (ver Fig.). En términos de dureza (~ 22 GPa , según Vickers ), es notablemente inferior al diamante (~ 70-80 GPa) y es comparable a sustancias sólidas como el carburo de tungsteno , el diboruro de titanio o el diboruro de circonio .
La dureza del compuesto se debe a dos factores: una concentración muy alta de electrones de valencia (el renio tiene una de las concentraciones más altas de electrones de valencia entre los metales de transición, 476 nm -3 , un récord para este parámetro entre los metales - osmio - 572 nm -3 , entre los no metales - diamante - 705 nm – 3 ) y la fuerza de los enlaces covalentes Re–B.
La introducción de átomos de boro en la red cristalina de renio aumenta ligeramente (~5 %) la constante de la red cristalina del cristal de renio , ya que se introducen pequeños átomos de boro en los huecos entre los átomos de renio. Los enlaces en un cristal de diboruro de renio son prácticamente covalentes, ya que la electronegatividad de estos elementos en la escala de Polling es casi igual (1,9 para el renio y 2,04 para el boro).
Notas
- ↑ Gaidar', LM; Zhilkin, VZ Deslizamiento hacia adelante en el laminado de tiras de polvos metálicos (inglés) // Metalurgia de polvos soviética y cerámica metálica: revista. - 1968. - vol. 7 , núm. 4 . — Pág. 258 . -doi : 10.1007/ BF00775787 .
- ↑ Los científicos recibieron un material económico y resistente - Ciencia y Tecnología - Ciencias Naturales - Compulent (enlace inaccesible) . Consultado el 2 de abril de 2011. Archivado desde el original el 19 de agosto de 2007.
- ↑ La Placa, SJ; Post, B. La estructura cristalina del diboruro de renio // Acta Crystallographica : diario. - Unión Internacional de Cristalografía , 1962. - Vol. 15 , núm. 2 . — Pág. 97 . -doi : 10.1107 / S0365110X62000298 .
- ↑ [1] Archivado el 23 de mayo de 2015 en Wayback Machine . El material súper resistente imita el metal y el cristal - tecnología - 19 de abril de 2007 - New Scientist
- ↑ Qin, Jiaqian; él, Duanwei; Wang, Jianghua; Colmillo, Leiming; Lei, Li; Li, Yongjun; Hu, Juan; Kou, Zili et al. (2008). « ¿Es el diboruro de renio un material superduro? ". Materiales Avanzados 20 (24): 4780. doi:10.1002/adma.200801471 .
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