Bornitrid (BN) ist eine Verbindung aus Bor- und Stickstoffatomen. Aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften findet es vielfältige Anwendungsmöglichkeiten, unter anderem als Schmiermittel, Isolator und Wärmeleiter.
| IUPAC-Name | Bornitrid |
| Molekularformel | GEBOREN |
| CAS-Nummer | 10043-11-5 |
| Synonyme | Bornitrid, Borazon, weißer Graphit, kubisches Bornitrid, Bornitrid |
| InChi | InChI=1S/BN/c1-2 |
Eigenschaften von Bornitrid
Bornitrid-Formel
Die Formel für Bormononitrid lautet BN. Es besteht aus einem Boratom (B) und einem Stickstoffatom (N). Das Verhältnis Bor/Stickstoff in der Verbindung beträgt 1:1. Die Formel stellt die einfachste und grundlegendste Einheit von Bormononitrid dar und gibt die Art und Anzahl der in der Verbindung vorhandenen Atome an.
Molmasse von Bornitrid
Die Molmasse von Bormononitrid (BN) wird durch Addition der Atommassen von Bor und Stickstoff berechnet. Bor hat eine Atommasse von etwa 10,81 Gramm pro Mol, während Stickstoff eine Atommasse von etwa 14,01 Gramm pro Mol hat. Addiert man diese Werte, erhält man die Molmasse von Bormononitrid, die etwa 24,82 Gramm pro Mol beträgt.
Siedepunkt von Bornitrid
Bornononitrid hat einen hohen Siedepunkt. Der genaue Siedepunkt hängt von der konkreten Form des Bornonitrids ab, da es in unterschiedlichen Kristallstrukturen vorliegt. Im Allgemeinen hat Bormononitrid jedoch einen Siedepunkt zwischen etwa 2.973 und 3.500 Grad Celsius. Aufgrund dieses hohen Siedepunkts eignet sich Bormonitrid für Anwendungen mit hohen Temperaturbedingungen.
Schmelzpunkt von Bornitrid
Bornonitrid hat einen hohen Schmelzpunkt, der auch durch seine Kristallstruktur beeinflusst wird. Der Schmelzpunkt von Bormononitrid liegt zwischen 2.200 und 3.000 Grad Celsius. Dieser hohe Schmelzpunkt weist auf die außergewöhnliche thermische Stabilität und Beständigkeit der Verbindung gegenüber hohen Temperaturen hin, wodurch sie in verschiedenen Branchen und Anwendungen nützlich ist.
Dichte von Bornitrid g/ml
Die Dichte von Bornonnitrid liegt typischerweise bei etwa 2,1 bis 2,3 Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm³). Die genaue Dichte kann je nach spezifischer Form und Reinheit des Bornonnitrids variieren. Seine relativ geringe Dichte, kombiniert mit seiner hohen Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit, machen es zu einem wertvollen Material für leichte, hitzebeständige Anwendungen.
Molekulargewicht von Bornitrid
Das Molekulargewicht von Bormononitrid (BN) ist die Summe der Atomgewichte seiner Bestandteile. Bor hat ein Atomgewicht von etwa 10,81 Atommasseneinheiten (amu), während Stickstoff ein Atomgewicht von etwa 14,01 amu hat. Die Addition dieser Werte ergibt ein Molekulargewicht von etwa 24,82 amu für Bornononitrid.
Struktur von Bornitrid
Bornononitrid weist verschiedene Kristallstrukturen auf, darunter hexagonales Bornonitrid (h-BN) und kubisches Bornonitrid (c-BN). Hexagonales Bormononitrid weist eine graphitähnliche Schichtstruktur auf, während kubisches Bornonitrid eine diamantähnliche Struktur aufweist. Diese unterschiedlichen Strukturen verleihen Bormonitrid seine einzigartigen Eigenschaften, wie z. B. eine hohe Wärmeleitfähigkeit bei c-BN und eine hervorragende elektrische Isolierung bei h-BN.
Löslichkeit von Bornitrid
Bornononitrid ist in Wasser und den meisten gängigen Lösungsmitteln unlöslich. Es verfügt über ein hohes Maß an chemischer Inertheit und ist daher beständig gegenüber der Auflösung in verschiedenen Flüssigkeiten. Diese Eigenschaft ist für Anwendungen von Vorteil, die Materialien mit geringer Reaktivität und ausgezeichneter Stabilität erfordern. Bestimmte spezielle Lösungsmittel oder extreme Bedingungen können jedoch eine eingeschränkte Löslichkeit oder Wechselwirkung mit Bornononitrid ermöglichen.
| Aussehen | Weißer Feststoff |
| Spezifisches Gewicht | 2,1 – 2,3 g/cm³ |
| Farbe | Weiß |
| Geruch | Geruchlos |
| Molmasse | 24,82 g/Mol |
| Dichte | 2,1 – 2,3 g/cm³ |
| Fusionspunkt | 2200 – 3000°C |
| Siedepunkt | 2973 – 3500°C |
| Blitzpunkt | Unzutreffend |
| Löslichkeit in Wasser | Unlöslich |
| Löslichkeit | Unlöslich in den gebräuchlichsten Lösungsmitteln |
| Dampfdruck | Unzutreffend |
| Wasserdampfdichte | Unzutreffend |
| pKa | Unzutreffend |
| pH-Wert | Unzutreffend |
Sicherheit und Gefahren von Bornitrid
Bormonitrid gilt im Allgemeinen als sicher in der Handhabung und Verwendung. Es birgt nur minimale Gesundheitsrisiken, da es ungiftig und nicht reaktiv ist. Es müssen jedoch bestimmte Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden. Das Einatmen von Bormononitridstaub oder -partikeln sollte vermieden werden, da dies zu Reizungen der Atemwege führen kann. Auch der direkte Kontakt mit der Haut sollte minimiert werden, um mögliche Hautreizungen zu vermeiden. Beim Arbeiten mit Bormononitrid in Hochtemperaturanwendungen ist es wichtig, geeignete Schutzausrüstung zu verwenden, um Verbrennungen oder thermische Verletzungen zu vermeiden. Insgesamt trägt die Befolgung standardmäßiger Sicherheitspraktiken, wie das Tragen von Handschuhen, Schutzbrillen und einer Staubmaske, dazu bei, eine sichere Handhabung zu gewährleisten und potenzielle Risiken im Zusammenhang mit Bornononitrid zu minimieren.
| Gefahrensymbole | Keiner |
| Sicherheitsbeschreibung | Ungiftig und nicht reaktiv. Treffen Sie Vorsichtsmaßnahmen, um das Einatmen von Staub zu vermeiden und den direkten Kontakt mit der Haut zu minimieren. Bei Hochtemperaturanwendungen geeignete Schutzausrüstung verwenden. |
| UN-Identifikationsnummern | Unzutreffend |
| HS-Code | 2850.00.00 |
| Gefahrenklasse | Nicht klassifiziert |
| Verpackungsgruppe | Unzutreffend |
| Toxizität | Ungiftig |
Methoden zur Synthese von Bornitrid
Es gibt verschiedene Methoden zur Synthese von Bornonitrid, jede mit ihren eigenen Vorteilen und ihrer Eignung für bestimmte Anwendungen. Eine gängige Methode ist die Reaktion zwischen Boroxid (B2O3) und Ammoniak (NH3) bei hoher Temperatur. Bei der Reaktion entsteht Bornononitrid in fester Form. Eine andere Methode beinhaltet die Reaktion von Borhalogeniden wie Bortrichlorid (BCl3) oder Bortribromid (BBr3) mit Ammoniakgas. Bei diesem Verfahren entsteht Bornononitrid als festes Produkt.
Bei der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) zersetzen sich verdampfte Vorläuferverbindungen, die Bor und Stickstoff enthalten, auf einem Substrat bei erhöhten Temperaturen. Die zersetzten Spezies rekombinieren dann auf der Oberfläche des Substrats, was zur Synthese von Bornononitrid führt.
Ein anderer Ansatz besteht darin, hexagonales Bormonitrid (h-BN) in kubisches Bormonitrid (c-BN) umzuwandeln. Der Prozess zur Erzielung dieser Umwandlung umfasst die Durchführung einer Hochdruck-Hochtemperatur-Synthese (HPHT). Unter extremen Druck- und Temperaturbedingungen durchläuft h-BN einen Phasenübergang zu c-BN, das unterschiedliche Struktur- und Kristalleigenschaften aufweist.
Insgesamt bieten diese Synthesemethoden Möglichkeiten zur Herstellung von Bormonitrid in verschiedenen Formen, einschließlich Pulvern, Beschichtungen und Massenmaterialien. Die Wahl der Methode hängt von Faktoren wie den gewünschten Produkteigenschaften, der Skalierbarkeit und den beabsichtigten Anwendungen von Bornononitrid ab.
Verwendungsmöglichkeiten von Bornitrid
Aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften und Vielseitigkeit findet Bornonitrid (BN) Anwendung in verschiedenen Branchen und Bereichen. Hier sind einige Anwendungen von Bornononitrid:
- Schmierstoffe: Bormononitrid dient als Festschmierstoff, insbesondere in Umgebungen mit hohen Temperaturen, die herkömmliche Schmierstoffe angreifen können. Es reduziert Reibung und Verschleiß und verlängert so die Lebensdauer der Komponenten.
- Wärmemanagement: BN ist ein ausgezeichneter Wärmeleiter und eignet sich daher für Kühlkörper, elektronische Geräte und Hochleistungsanwendungen. Es leitet die Wärme effizient ab, verhindert Überhitzung und verbessert die Gesamtleistung.
- Isolatoren: Die elektrischen Isolationseigenschaften von Bornononitrid machen es ideal zum Isolieren elektronischer Materialien und verhindern elektrische Lecks und Kurzschlüsse.
- Keramische Materialien: Fortschrittliche keramische Materialien wie Tiegel, Düsen und Schneidwerkzeuge verwenden BN aufgrund seiner hohen thermischen Stabilität und Beständigkeit gegenüber chemischen Reaktionen.
- Trennmittel: BN-Beschichtungen beschichten Formen und Oberflächen, verhindern ein Anhaften und verbessern die Freisetzung geformter Produkte.
- Luft- und Raumfahrtanwendungen: Die Luft- und Raumfahrttechnik verwendet BN aufgrund seines geringen Gewichts, seiner Wärmemanagementfähigkeiten und seiner Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen.
- Kosmetika: Kosmetische Produkte wie Puder und Cremes enthalten BN wegen seiner Fähigkeit, eine glatte Textur zu verleihen und Ölabsorptionseigenschaften zu bieten.
- Feuerfeste Materialien: Feuerfeste Materialien, die in Hochtemperaturumgebungen wie Öfen und Brennöfen verwendet werden, enthalten BN aufgrund seiner hervorragenden thermischen und chemischen Stabilität.
- Halbleiter: BN dient als Substrat für das Halbleiterwachstum und nutzt seine isolierenden Eigenschaften und seine Kompatibilität mit elektronischen Materialien.
- Additive: Verschiedene Anwendungen, darunter Kunststoffe, Farben und Beschichtungen, enthalten BN-Additive, um deren Wärmeleitfähigkeit und Schmiereigenschaften zu verbessern.
Diese vielfältigen Anwendungen zeigen den breiten Nutzen von Bornonitrid in zahlreichen Branchen und nutzen seine einzigartigen Eigenschaften, um die Leistung und Funktionalität verschiedener Materialien und Produkte zu verbessern.
Fragen:
F: Ist Bornitrid piezoelektrisch?
A: Nein, Bormononitrid ist nicht piezoelektrisch.
F: Was ist Bornitrid?
A: Bormononitrid ist eine Verbindung aus Bor- und Stickstoffatomen, die für ihre hervorragende thermische und chemische Stabilität bekannt ist.
F: Verbindet sich Bornitrid mit Glas?
A: Nein, Bormonitrid bindet nicht an Glas.
F: Ist Bornitrid ein solides Netzwerk?
A: Ja, Bormononitrid ist aufgrund seiner kovalenten Bindung zwischen Bor- und Stickstoffatomen ein festes Netzwerk, das eine dreidimensionale Netzwerkstruktur bildet.
F: Wenn sich das Bornitrid-Molekül BN bilden würde, wie würde seine Struktur aussehen?
A: Das Bormononitrid (BN)-Molekül hätte eine lineare Struktur mit einem Boratom, das an ein Stickstoffatom gebunden ist.
F: Was ist hexagonales Bornitrid?
A: Hexagonales Bornonitrid (h-BN) ist eine kristalline Form von Bornitrid, die aus gestapelten hexagonalen Schichten ähnlich Graphit besteht. Es verfügt über eine hervorragende elektrische Isolierung und eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit.
F: Ist Bornitrid eine Verbindung?
A: Ja, Bormononitrid ist eine Verbindung, die aus Bor- und Stickstoffatomen besteht.
F: Ist Bornitrid sicher?
A: Bormononitrid gilt im Allgemeinen als sicher, da es ungiftig und nicht reaktiv ist. Es sollten jedoch Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, um das Einatmen von Staub zu vermeiden und den Hautkontakt zu minimieren.
F: Was ist Bornitrid?
A: Bormononitrid ist eine Verbindung mit der chemischen Formel BN, bestehend aus Bor- und Stickstoffatomen. Es ist bekannt für seine hohe thermische Stabilität und sein breites Anwendungsspektrum in verschiedenen Branchen.
F: Wie groß ist die Kohäsionsenergie von Bornitrid-Dimeren?
A: Die Kohäsionsenergie des Bornitrid-Dimers bezieht sich auf die Energiemenge, die erforderlich ist, um zwei Bornitrid-Moleküle zu trennen. Der konkrete Wert kann je nach Berechnungsmethode und dem für die Berechnungen verwendeten Theorieniveau variieren.