Reniumdiboridi
| Reniumdiboridi | |
|---|---|
| Kenraali | |
| Systemaattinen nimi |
Reniumdiboridi |
| Chem. kaava | ReB 2 |
| Fyysiset ominaisuudet | |
| Osavaltio | kiinteä |
| Moolimassa | 207,83 g/mol g/ mol |
| Tiheys | 12,7 g/cm³ |
| Vetolujuus | ~22 GPa N/mm² |
| Kovuus |
9-10 (Mohsin mukaan), riippuu kristallografisesta tasosta |
| Lämpöominaisuudet | |
| Lämpötila | |
| • sulaminen | 2400 [1] |
| Kemiallisia ominaisuuksia | |
| Hapon dissosiaatiovakio | määrä |
| Liukoisuus | |
| • vedessä | määrä |
| Rakenne | |
| Kristallirakenne |
kuusikulmainen, tilaryhmä P6 3 /mmc |
| Luokitus | |
| Reg. CAS-numero | 12355-99-6 |
| Tiedot perustuvat standardiolosuhteisiin (25 °C, 100 kPa), ellei toisin mainita. | |
Reniumdiboridi ( ReB 2 ) on boorin ja reniumin binäärinen kemiallinen yhdiste , synteettinen superkova aine, joka ylittää timantin kovuuden joillakin kristallografisilla tasoilla [2] .
Tutkimuksen historia
Ensimmäistä kertaa tämä yhdiste (jauhemuodossa) syntetisoitiin ja sen kiderakennetta (vuorottelevien renium- ja booriatomikerrosten muodossa) tutkittiin vuonna 1961 Brooklyn Polytechnic Instituten tutkijoiden toimesta [3] .
Mutta sen äärimmäisen kovuuden, joka on verrattavissa timantin kovuuteen, havaitsivat yhdysvaltalaiset tutkijat [4] , jotka julkaisivat tulokset huhtikuussa 2007 . Jotkut tutkijat ovat kyseenalaistaneet tämän yhdisteen väitetyn kovuuden [5] .
Synteesi
Tämän yhdisteen synteesi on suhteellisen yksinkertainen, koska se ei vaadi ultrakorkeiden paineiden käyttöä, toisin kuin esimerkiksi toisen superkovan materiaalin - boorinitridin synteesi timanttityyppisellä kidehilalla, mikä vähentää prosessin kustannuksia, mutta toisaalta renium on erittäin harvinainen ja erittäin kallis metalli, joten vertailumateriaalien hintaetu on epäselvä.
Tässä yhdisteessä renium tarjoaa erittäin korkean valenssielektronipitoisuuden ja boori muodostaa lyhyitä, erittäin vahvoja kovalenttisia sidoksia .
Reniumdiboridin synteesi suoritetaan vähintään kolmella eri tavalla:
- kiinteän faasin vaihtoreaktio;
- renium- ja boorijauheiden fuusio sähkökaaressa ;
- renium- ja boorijauheen seoksen voimakas kuumennus.
Kiinteän olomuodon vaihtoreaktiossa renium- ja booriyhdisteiden jauheiden, kuten reniumtrikloridin ja magnesiumdiboridin seos kuumennetaan korkeaan lämpötilaan tyhjiössä tai inertissä kaasussa (esimerkiksi argonissa ). Reaktion tuloksena muodostuva sivutuote on liukoinen magnesiumkloridi , joka sitten pestään reniumdiboridista liuottimella, esimerkiksi etanolilla . Muiden kovuutta vähentävien reniumboridien (Re 7 B 3 ja Re 3 B) muodostumisen välttämiseksi magnesiumdiboridia otetaan ylimäärin.
Valokaarella sulattaessa renium- ja booripölyseoksen läpi johdetaan 80 A virta . Prosessi suoritetaan myös inertissä atmosfäärissä.
Suorassa alkuainesynteesimenetelmässä puristettua jauheseosta pidetään useita päiviä lämpötilassa noin 1300 K. Tällä menetelmällä syntetisoitiin reniumdiboridia ensimmäistä kertaa.
Kaksi viimeistä menetelmää soveltuvat reniumdiboridin saamiseksi käytännössä puhtaana muista reniumborideista, tuotteen puhtaus varmistetaan röntgendiffraktioanalyysillä .
Ominaisuudet
Reniumdiboridikiteen kovuus on hyvin erilainen eri kristallografisissa tasoissa, koska renium- ja booriatomien kerrokset vuorottelevat sen kiderakenteessa organisoituneena kuusikulmioiksi hiloiksi (katso kuva). Kovuuden suhteen (~ 22 GPa , Vickersin mukaan ) se on huomattavasti huonompi kuin timantti (~ 70-80 GPa) ja on verrattavissa sellaisiin kiinteisiin aineisiin kuin volframikarbidi , titaanidiboridi tai zirkoniumdiboridi .
Yhdisteen kovuus johtuu kahdesta tekijästä: erittäin korkea valenssielektronipitoisuus (reniumilla on yksi korkeimmista valenssielektronipitoisuuksista siirtymämetallien joukossa, 476 nm -3 , tämän parametrin ennätys metallien joukossa - osmium - 572 nm -3 , ei-metallien joukossa - timantti - 705 nm - 3 ) ja Re-B-kovalenttisten sidosten vahvuus.
Booriatomien lisääminen reniumkidehilaan hieman (~5 %) lisää reniumkiteen kidehilavakiota , koska pieniä booriatomeja viedään reniumatomien välisiin onteloihin. Reniumdiboridikiteen sidokset ovat käytännössä kovalenttisia, koska näiden alkuaineiden elektronegatiivisuus Pollingin asteikolla on lähes yhtä suuri (reniumilla 1,9 ja boorilla 2,04).
Muistiinpanot
- ↑ Gaidar', LM; Zhilkin, VZ Eteenpäin liukuminen metallijauheiden nauhan rullauksessa (englanti) // Soviet Powder Metallurgy and Metal Ceramics : Journal. - 1968. - Voi. 7 , ei. 4 . - s. 258 . - doi : 10.1007/BF00775787 .
- ↑ Tiedemiehet saivat halvan raskaan materiaalin - Tiede ja teknologia - Luonnontieteet - Compulent (pääsemätön linkki) . Haettu 2. huhtikuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 19. elokuuta 2007.
- ↑ La Placa, SJ; Post, B. Reniumdiboridin kiderakenne // Acta Crystallographica : päiväkirja. - International Union of Crystallography , 1962. - Voi. 15 , ei. 2 . - s. 97 . - doi : 10.1107/S0365110X62000298 .
- ↑ [1] Arkistoitu 23. toukokuuta 2015 Wayback Machinessa Erittäin kova materiaali jäljittelee metallia ja kristallia - tekniikka - 19. huhtikuuta 2007 - New Scientist
- ↑ Qin, Jiaqian; Hän, Duanwei; Wang, Jianghua; Fang, Leiming; Lei, Li; Li, Yongjun; Hu, Juan; Kou, Zili et ai. (2008). « Onko reniumdiboridi superkova materiaali? ". Advanced Materials 20 (24): 4780. doi:10.1002/adma.200801471 .
Linkit