Il nitruro di boro È un solido inorganico formato dall'unione di un atomo di boro (B) con un atomo di azoto (N). La sua formula chimica è BN. È un solido bianco che è altamente resistente alle alte temperature ed è un buon conduttore di calore. Viene utilizzato ad esempio per realizzare crogioli da laboratorio.
Il nitruro di boro (BN) è resistente a molti acidi, tuttavia ha una certa debolezza agli attacchi da parte dell'acido fluoridrico e delle basi fuse. È un buon isolante di elettricità.
Si ottiene in varie strutture cristalline, di cui le più importanti sono esagonali e cubiche. La struttura esagonale ricorda la grafite ed è scivolosa, motivo per cui viene utilizzata come lubrificante.
La struttura cubica è dura quasi quanto il diamante e viene utilizzata per realizzare utensili da taglio e per migliorare la tenacità di altri materiali.
Il nitruro di boro può produrre tubi microscopici (estremamente sottili) chiamati nanotubi, che hanno applicazioni mediche, come il trasporto all'interno del corpo e il rilascio di medicinali contro i tumori del cancro..
Indice articolo
Il nitruro di boro (BN) è un composto in cui gli atomi di boro e azoto sono legati covalentemente con un triplo legame.
In fase solida, BN è formato da un numero uguale di atomi di boro e azoto sotto forma di anelli a 6 membri..
BN esiste in quattro forme cristalline: esagonale (h-BN) simile alla grafite, cubica (c-BN) simile al diamante, romboedrica (r-BN) e wurtzite (w-BN).
La struttura di h-BN è simile a quella della grafite, cioè ha piani di anelli esagonali che hanno atomi di boro e azoto alternati..
C'è una grande distanza tra i piani di h-BN, il che suggerisce che sono uniti solo dalle forze di van der Waals, che sono forze di attrazione molto deboli ei piani possono facilmente scivolare l'uno sull'altro..
Per questo motivo, h-BN è untuoso al tatto..
La struttura del cubo BN c-BN è simile al diamante.
Nitruro di boro
Solido bianco grasso o scivoloso al tatto.
24,82 g / mol
Sublima a circa 3000 ºC.
Esadecimale BN = 2,25 g / cm3
BN cubo = 3,47 g / cm3
Leggermente solubile in alcool caldo.
A causa del forte legame tra azoto e boro (triplo legame), il nitruro di boro ha un'elevata resistenza agli attacchi chimici ed è molto stabile.
È insolubile in acidi come acido cloridrico HCl, acido nitrico HNO3 e acido solforico HDueSW4. Ma è solubile in basi fuse come idrossido di litio LiOH, idrossido di potassio KOH e idrossido di sodio NaOH.
Non reagisce con la maggior parte dei metalli, vetri o sali. A volte reagisce con l'acido fosforico H3PO4. Può resistere all'ossidazione ad alte temperature. BN è stabile nell'aria ma viene idrolizzato lentamente dall'acqua.
BN viene attaccato dal gas fluoro FDue e dall'acido fluoridrico HF.
Ha un'elevata conduttività termica, un'elevata stabilità termica e un'elevata resistività elettrica, ovvero è un buon isolante di elettricità. Ha una superficie elevata.
H-BN (esagonale BN) è un solido untuoso al tatto, simile alla grafite.
Al riscaldamento h-BN a temperatura e pressione elevate si converte nella forma cubica c-BN che è estremamente dura. Secondo alcune fonti è in grado di graffiare il diamante.
I materiali a base di BN hanno la capacità di assorbire contaminanti inorganici (come ioni di metalli pesanti) e contaminanti organici (come coloranti e molecole di farmaci)..
Assorbimento significa che interagisce con loro e può adsorbirli o assorbirli.
La polvere di H-BN viene preparata dalla reazione tra il triossido di boro BDueO3 o acido borico H3BO3 con NH ammoniaca3 o con urea NHDue(CO) NHDue in atmosfera di azoto NDue.
Il BN può essere ottenuto anche facendo reagire il boro con l'ammoniaca ad una temperatura molto elevata..
Un altro modo per prepararlo è dal diborano BDueH6 e NH ammoniaca3 utilizzando un gas inerte e alte temperature (600-1080 ° C):
BDueH6 + 2 NH3 → 2 BN + 6 HDue
H-BN (nitruro di boro esagonale) ha una varietà di importanti applicazioni in base alle sue proprietà:
-Come lubrificante solido
-Come additivo per cosmetici
-In isolanti elettrici ad alta temperatura
-In crogioli e recipienti di reazione
-In stampi e vasi di evaporazione
-Per lo stoccaggio dell'idrogeno
-In catalisi
-Per adsorbire gli inquinanti dalle acque reflue
Viene utilizzato nitruro di boro cubico (c-BN) per la sua durezza quasi uguale a quella del diamante:
-Negli utensili da taglio per la lavorazione di materiali ferrosi duri, come leghe dure di acciaio, ghisa e acciai per utensili
-Per migliorare la durezza e la resistenza all'usura di altri materiali duri come alcune ceramiche per utensili da taglio.
Sono molto utili nella tecnologia dei dispositivi semiconduttori, che sono componenti di apparecchiature elettroniche. Servono ad esempio:
-Per realizzare diodi piatti; i diodi sono dispositivi che consentono all'elettricità di circolare in una sola direzione
-In diodi di memoria a semiconduttore-isolante metallico, come Al-BN-SiODue-sì
-Nei circuiti integrati come limitatore di tensione
-Per aumentare la durezza di alcuni materiali
-Per proteggere alcuni materiali dall'ossidazione
-Per aumentare la stabilità chimica e l'isolamento elettrico di molti tipi di dispositivi
-In condensatori a film sottile
I nanotubi sono strutture che a livello molecolare hanno la forma di tubi. Sono tubi così piccoli che possono essere visti solo con microscopi speciali.
Ecco alcune delle caratteristiche dei nanotubi BN:
-Hanno un'elevata idrofobicità, cioè respingono l'acqua
-Hanno un'elevata resistenza all'ossidazione e al calore (possono resistere all'ossidazione fino a 1000 ° C)
-Presentano un'elevata capacità di stoccaggio dell'idrogeno
-Assorbe le radiazioni
-Sono ottimi isolanti di elettricità
-Hanno un'elevata conducibilità termica
-La loro ottima resistenza all'ossidazione ad alte temperature ne consente l'utilizzo per aumentare la stabilità all'ossidazione delle superfici..
-Grazie alla loro idrofobicità, possono essere utilizzati per preparare superfici super idrofobiche, cioè non hanno affinità per l'acqua e l'acqua non le penetra.
-I nanotubi BN migliorano le proprietà di alcuni materiali, ad esempio, è stato utilizzato per aumentare la durezza e la resistenza alla frattura del vetro.
I nanotubi BN sono stati testati come portatori di farmaci antitumorali come la doxorubicina. Alcune composizioni con questi materiali hanno aumentato l'efficienza della chemioterapia con detto farmaco..
In diverse esperienze, i nanotubi BN hanno dimostrato di avere il potenziale per trasportare nuovi farmaci e rilasciarli correttamente.
È stato studiato l'uso di nanotubi BN nei biomateriali polimerici per aumentarne la durezza, la velocità di degradazione e la durata. Questi sono materiali che vengono utilizzati ad esempio negli impianti ortopedici.
I nanotubi BN sono stati utilizzati per costruire nuovi dispositivi per rilevare umidità, anidride carbonica, CODue e per diagnosi cliniche. Questi sensori hanno dimostrato una risposta rapida e tempi di recupero brevi..
Vi è una certa preoccupazione per i possibili effetti tossici dei nanotubi BN. Non c'è un chiaro consenso sulla loro citotossicità, poiché alcuni studi indicano che sono tossici per le cellule, mentre altri indicano il contrario..
Ciò è dovuto alla sua idrofobicità o insolubilità in acqua, in quanto rende difficile effettuare studi sui materiali biologici..
Alcuni ricercatori hanno rivestito la superficie dei nanotubi BN con altri composti che ne favoriscono la solubilità in acqua, ma questo ha aggiunto maggiore incertezza nelle esperienze.
Sebbene la maggior parte degli studi indichi che il suo livello di tossicità è basso, si stima che dovrebbero essere condotte indagini più precise.
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