Il nitruro di boro (BN) è un composto costituito da atomi di boro e azoto. Ha varie applicazioni, tra cui come lubrificante, isolante e conduttore termico, grazie alle sue proprietà uniche.
| Nome IUPAC | Nitruro di boro |
| Formula molecolare | NATO |
| numero CAS | 10043-11-5 |
| Sinonimi | Nitruro di boro, borazone, grafite bianca, nitruro di boro cubico, nitruro di boro |
| InChi | InChI=1S/BN/c1-2 |
Proprietà del nitruro di boro
Formula del nitruro di boro
La formula del mononitruro di boro è BN. È costituito da un atomo di boro (B) e un atomo di azoto (N). Il rapporto boro/azoto nel composto è 1:1. La formula rappresenta l’unità più semplice ed elementare del mononitruro di boro, indicando i tipi e il numero di atomi presenti nel composto.
Massa molare del nitruro di boro
La massa molare del mononitruro di boro (BN) viene calcolata sommando le masse atomiche di boro e azoto. Il boro ha una massa atomica di circa 10,81 grammi per mole, mentre l’azoto ha una massa atomica di circa 14,01 grammi per mole. Sommando questi valori si ottiene la massa molare del mononitruro di boro, che è di circa 24,82 grammi per mole.
Punto di ebollizione del nitruro di boro
Il mononitruro di boro ha un punto di ebollizione elevato. Il punto di ebollizione esatto dipende dalla forma specifica del mononitruro di boro, poiché esiste in diverse strutture cristalline. Tuttavia, in generale, il mononitruro di boro ha un punto di ebollizione compreso tra circa 2.973 e 3.500 gradi Celsius. Questo elevato punto di ebollizione rende il monitruro di boro adatto per applicazioni che comportano condizioni di alta temperatura.
Punto di fusione del nitruro di boro
Il mononitruro di boro ha un punto di fusione elevato, che è influenzato anche dalla sua struttura cristallina. Il punto di fusione del mononitruro di boro è compreso tra 2.200 e 3.000 gradi Celsius. Questo elevato punto di fusione indica l’eccezionale stabilità termica e resistenza alle alte temperature del composto, rendendolo utile in vari settori e applicazioni.
Densità del nitruro di boro g/mL
La densità del mononitruro di boro è tipicamente compresa tra 2,1 e 2,3 grammi per centimetro cubo (g/cm³). La densità esatta può variare a seconda della forma specifica e della purezza del mononitruro di boro. La sua densità relativamente bassa, combinata con l’elevata resistenza e conduttività termica, lo rendono un materiale prezioso per applicazioni leggere e resistenti al calore.
Peso molecolare del nitruro di boro
Il peso molecolare del mononitruro di boro (BN) è la somma dei pesi atomici dei suoi elementi costitutivi. Il boro ha un peso atomico di circa 10,81 unità di massa atomica (amu), mentre l’azoto ha un peso atomico di circa 14,01 amu. Sommando questi valori si ottiene un peso molecolare di circa 24,82 amu per il mononitruro di boro.
Struttura del nitruro di boro
Il mononitruro di boro ha diverse strutture cristalline, tra cui il mononitruro di boro esagonale (h-BN) e il mononitruro di boro cubico (c-BN). Il mononitruro di boro esagonale ha una struttura stratificata simile alla grafite, mentre il mononitruro di boro cubico ha una struttura simile al diamante. Queste strutture distinte conferiscono al monitruro di boro le sue proprietà uniche, come l’elevata conduttività termica nel c-BN e l’eccellente isolamento elettrico nel h-BN.
Solubilità del nitruro di boro
Il mononitruro di boro è insolubile in acqua e nei solventi più comuni. Ha un elevato grado di inerzia chimica, che lo rende resistente alla dissoluzione in vari liquidi. Questa proprietà è vantaggiosa per le applicazioni che richiedono materiali con bassa reattività ed eccellente stabilità. Tuttavia, alcuni solventi specializzati o condizioni estreme possono consentire una solubilità o un’interazione limitata con il mononitruro di boro.
| Aspetto | Solido bianco |
| Peso specifico | 2,1 – 2,3 g/cm³ |
| Colore | Bianco |
| Odore | Inodore |
| Massa molare | 24,82 g/mole |
| Densità | 2,1 – 2,3 g/cm³ |
| Punto di fusione | 2200 – 3000°C |
| Punto di ebollizione | 2973 – 3500°C |
| Punto flash | Non applicabile |
| solubilità in acqua | Insolubile |
| Solubilità | Insolubile nei solventi più comuni |
| Pressione del vapore | Non applicabile |
| Densità del vapore | Non applicabile |
| pKa | Non applicabile |
| pH | Non applicabile |
Sicurezza e pericoli del nitruro di boro
Il monitruro di boro è generalmente considerato sicuro da maneggiare e utilizzare. Presenta rischi minimi per la salute perché non è tossico e non è reattivo. Tuttavia è necessario prendere alcune precauzioni. L’inalazione di polvere o particelle di mononitruro di boro deve essere evitata poiché ciò potrebbe causare irritazione respiratoria. Anche il contatto diretto con la pelle dovrebbe essere ridotto al minimo per evitare possibili irritazioni cutanee. Quando si lavora con il mononitruro di boro in applicazioni ad alta temperatura, è importante utilizzare dispositivi di protezione adeguati per evitare ustioni o lesioni termiche. Nel complesso, seguire le pratiche di sicurezza standard, come indossare guanti, occhiali protettivi e una maschera antipolvere, aiuterà a garantire una manipolazione sicura e a ridurre al minimo i potenziali rischi associati al mononitruro di boro.
| Simboli di pericolo | Nessuno |
| Descrizione della sicurezza | Non tossico e non reattivo. Prendere precauzioni per evitare l’inalazione di polvere e ridurre al minimo il contatto diretto con la pelle. Utilizzare dispositivi di protezione adeguati per applicazioni ad alta temperatura. |
| Numeri di identificazione delle Nazioni Unite | Non applicabile |
| Codice SA | 2850.00.00 |
| Classe di pericolo | Non classificato |
| Gruppo di imballaggio | Non applicabile |
| Tossicità | Non tossico |
Metodi per la sintesi del nitruro di boro
Esistono diversi metodi per sintetizzare il mononitruro di boro, ciascuno con i propri vantaggi e idoneità per applicazioni specifiche. Un metodo comune è la reazione tra ossido di boro (B2O3) e ammoniaca (NH3) ad alta temperatura. La reazione produce mononitruro di boro in forma solida. Un altro metodo prevede la reazione degli alogenuri di boro, come il tricloruro di boro (BCl3) o il tribromuro di boro (BBr3), con il gas di ammoniaca. Questo processo produce mononitruro di boro come prodotto solido.
Nella deposizione chimica da fase vapore (CVD), i composti precursori vaporizzati contenenti boro e azoto subiscono la decomposizione su un substrato a temperature elevate. Le specie decomposte si ricombinano quindi sulla superficie del substrato, determinando la sintesi del mononitruro di boro.
Un altro approccio consiste nel convertire il monitruro di boro esagonale (h-BN) in monitruro di boro cubico (c-BN). Il processo per ottenere questa trasformazione prevede l’esecuzione della sintesi ad alta pressione e alta temperatura (HPHT). In condizioni estreme di pressione e temperatura, h-BN subisce una transizione di fase per formare c-BN, che ha struttura e proprietà cristalline diverse.
Nel complesso, questi metodi di sintesi forniscono modi per produrre monitruro di boro in una varietà di forme, comprese polveri, rivestimenti e materiali sfusi. La scelta del metodo dipende da fattori quali le caratteristiche desiderate del prodotto, la scalabilità e le applicazioni previste del mononitruro di boro.
Usi del nitruro di boro
Il mononitruro di boro (BN) trova applicazioni in vari settori e campi grazie alle sue proprietà uniche e alla sua versatilità. Ecco alcuni usi del mononitruro di boro:
- Lubrificanti: il mononitruro di boro funge da lubrificante solido, soprattutto in ambienti ad alta temperatura che possono deteriorare i lubrificanti tradizionali. Riduce l’attrito e l’usura, prolungando così la vita dei componenti.
- Gestione termica: il BN è un eccellente conduttore termico, il che lo rende utile nei dissipatori di calore, nei dispositivi elettronici e nelle applicazioni ad alta potenza. Dissipa il calore in modo efficiente, prevenendo il surriscaldamento e migliorando le prestazioni generali.
- Isolanti: le proprietà di isolamento elettrico del mononitruro di boro lo rendono ideale per isolare materiali elettronici, prevenendo perdite elettriche e cortocircuiti.
- Materiali ceramici: i materiali ceramici avanzati, come crogioli, ugelli e utensili da taglio, utilizzano il BN per la sua elevata stabilità termica e resistenza alle reazioni chimiche.
- Agente distaccante: i rivestimenti BN rivestono stampi e superfici, prevenendo l’adesione e migliorando il distacco dei prodotti stampati.
- Applicazioni aerospaziali: l’ingegneria aerospaziale utilizza il BN per la sua leggerezza, capacità di gestione termica e resistenza alle alte temperature.
- Cosmetici: i prodotti cosmetici, come polveri e creme, contengono BN per la sua capacità di conferire una consistenza morbida e fornire proprietà di assorbimento dell’olio.
- Refrattari: i materiali refrattari utilizzati in ambienti ad alta temperatura, come forni e forni, contengono BN grazie alla sua eccellente stabilità termica e chimica.
- Semiconduttori: il BN funge da substrato per la crescita dei semiconduttori, sfruttando le sue proprietà isolanti e la compatibilità con i materiali elettronici.
- Additivi: varie applicazioni, tra cui plastica, vernici e rivestimenti, incorporano additivi BN per migliorarne la conduttività termica e le proprietà lubrificanti.
Queste diverse applicazioni dimostrano l’ampia utilità del mononitruro di boro in molteplici settori, sfruttando le sue proprietà uniche per migliorare le prestazioni e la funzionalità di vari materiali e prodotti.
Domande:
D: Il nitruro di boro è piezoelettrico?
R: No, il mononitruro di boro non è piezoelettrico.
D: Cos’è il nitruro di boro?
R: Il mononitruro di boro è un composto composto da atomi di boro e azoto, noto per la sua eccellente stabilità termica e chimica.
D: Il nitruro di boro si lega al vetro?
R: No, il monitruro di boro non si lega al vetro.
D: Il nitruro di boro è una rete solida?
R: Sì, il mononitruro di boro è una rete solida grazie al suo legame covalente tra gli atomi di boro e di azoto, che forma una struttura di rete tridimensionale.
D: Se si formasse la molecola del nitruro di boro, BN, come sarebbe la sua struttura?
R: La molecola del mononitruro di boro (BN) avrebbe una struttura lineare, con un atomo di boro legato a un atomo di azoto.
D: Cos’è il nitruro di boro esagonale?
R: Il mononitruro di boro esagonale (h-BN) è una forma cristallina di nitruro di boro, costituita da strati esagonali impilati simili alla grafite. Ha un eccellente isolamento elettrico e un’eccellente conduttività termica.
D: Il nitruro di boro è un composto?
R: Sì, il mononitruro di boro è un composto costituito da atomi di boro e azoto.
D: Il nitruro di boro è sicuro?
R: Il mononitruro di boro è generalmente considerato sicuro perché non è tossico e non è reattivo. Tuttavia, è necessario adottare precauzioni per evitare l’inalazione di polvere e ridurre al minimo il contatto con la pelle.
D: Cos’è il nitruro di boro?
R: Il mononitruro di boro è un composto con la formula chimica BN, composto da atomi di boro e azoto. È noto per la sua elevata stabilità termica e l’ampia gamma di applicazioni in vari settori.
D: Qual è l’energia di coesione dei dimeri di nitruro di boro?
R: L’energia di coesione del dimero di nitruro di boro si riferisce alla quantità di energia richiesta per separare due molecole di mononitruro di boro. Il valore specifico può variare a seconda del metodo di calcolo e del livello di teoria utilizzato per i calcoli.