Subóxido de boro - Boron suboxide
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| Nombres | |
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Nombre IUPAC
Subóxido de boro
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| Otros nombres
Monóxido de hexaboro
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| Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol )
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| Propiedades | |
| B 6 O | |
| Masa molar | 80,865 g / mol |
| Apariencia | Cristales maclados icosaédricos rojizos |
| Densidad | 2,56 g / cm 3 |
| Punto de fusion | 2.000 ° C (3.630 ° F; 2.270 K) |
| Estructura | |
| Romboédrica , HR42 | |
| R 3 , No. 166 | |
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a = 0,53824 nm, b = 0,53824 nm, c = 1,2322 nm
α = 90 °, β = 90 °, γ = 120 °
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Unidades de fórmula ( Z )
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6 |
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Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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 verificar ( ¿qué es ?)
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| Referencias de Infobox | |
El subóxido de boro (fórmula química B 6 O) es un compuesto sólido con una estructura construida de ocho icosaedros en los vértices de la celda unitaria romboédrica . Cada icosaedro está compuesto por doce átomos de boro . Dos átomos de oxígeno se encuentran en los intersticios a lo largo de la dirección romboédrica [111]. Debido a sus cortas longitudes de enlace interatómico y su carácter fuertemente covalente, el B 6 O muestra una gama de propiedades físicas y químicas sobresalientes, como gran dureza (cercana a la del diboruro de renio y el nitruro de boro ), baja densidad de masa, alta conductividad térmica , alta química. inercia y excelente resistencia al desgaste.
El B 6 O se puede sintetizar reduciendo el B 2 O 3 con boro o por oxidación del boro con óxido de zinc u otros oxidantes. Estos materiales de subóxido de boro formados a la presión ambiente o cerca de ella son generalmente deficientes en oxígeno y no estequiométricos (B 6 O x , x <0,9) y tienen poca cristalinidad y un tamaño de grano muy pequeño (menos de 5 µm). La alta presión aplicada durante la síntesis de B 6 O puede aumentar significativamente la cristalinidad, la estequiometría del oxígeno y el tamaño de los cristales de los productos. Las mezclas de boro y polvos de B 2 O 3 se utilizaron habitualmente como materiales de partida en los métodos descritos para la síntesis de B 6 O.
El subóxido de boro deficiente en oxígeno (B 6 O x , x <0,9) podría formar partículas icosaédricas , que no son ni monocristales ni cuasicristales , sino grupos maclados de veinte cristales tetraédricos .
Se ha investigado el B 6 O del tipo boro α-romboédrico debido a su naturaleza cerámica (dureza, alto punto de fusión, estabilidad química y baja densidad) como nuevo material estructural. Además de esto, estos boruros tienen enlaces únicos que no son fácilmente accesibles por la teoría de valencia habitual. Aunque un método espectroscópico de emisión de rayos X indicó un rango de parámetros probable para el sitio de oxígeno de B 6 O, la posición correcta del oxígeno siguió siendo cuestionable hasta que el análisis de Rietveld de los perfiles de difracción de rayos X en polvos de B 6 O se llevó a cabo con éxito por primera vez. a pesar de que se trataba de investigaciones preliminares.
Preparación
B 6 O se puede preparar mediante tres métodos:
- (1) reacción en estado sólido entre B y B 2 O 3 ,
- (2) reducción de B 2 O 3 y
- (3) oxidación de B . La alta presión de vapor de B 2 O 3 a temperaturas elevadas provocaría el exceso de composición de B en el proceso de reacción en estado sólido entre B y B 2 O 3 .
En la reducción de B 2 O 3 , los reductores que pueden usarse incluyen, pero no se limitan a, Si y Mg que permanecen en B 6 O como una impureza en el proceso. Durante el proceso de oxidación de B , oxidantes como el ZnO contaminarían B 6 O en el proceso.
Propiedades físicas
B 6 O tiene una fuerte naturaleza covalente y es fácil de componer a temperaturas superiores a 1.973 K.También se ha informado que el subóxido de boro exhibe una amplia gama de propiedades superiores, como alta dureza con baja densidad, alta resistencia mecánica, resistencia a la oxidación hasta altas temperaturas así como su alta inercia química. Los cálculos funcionales preliminares de la densidad ab initio del primer principio de las propiedades estructurales del subóxido de boro (B 6 O) sugieren que la fuerza de unión en B 6 O puede mejorarse por la presencia de un intersticial de alta electronegatividad en la estructura. Los cálculos computacionales confirman el acortamiento de los enlaces covalentes, que se cree que favorece mayores constantes elásticas y valores de dureza.
Aplicaciones
Las posibles aplicaciones del B 6 O como revestimiento de reducción del desgaste para herramientas de corte de alta velocidad, abrasivos u otras aplicaciones de alto desgaste, por ejemplo, han sido objeto de gran interés en los últimos años. Sin embargo, a pesar de los intensos esfuerzos de investigación, las aplicaciones comerciales aún no se han realizado. Esto se debe en parte a la baja tenacidad a la fractura del material prensado en caliente y los considerables desafíos prácticos asociados con la densificación del material B 6 O estequiométrico con buena cristalinidad. Además, numerosas propiedades mecánicas del material eran hasta hace poco poco conocidas.
El subóxido de boro también es un material de armadura corporal prometedor , pero sus pruebas aún se encuentran en las primeras etapas y no se conoce ningún despliegue comercial a partir de 2019.