窒化ホウ素 (BN) は、ホウ素原子と窒素原子で構成される化合物です。その独特の特性により、潤滑剤、絶縁体、熱伝導体としてなど、さまざまな用途に使用されています。
| IUPAC名 | 窒化ホウ素 |
| 分子式 | 生まれる |
| CAS番号 | 10043-11-5 |
| 同義語 | 窒化ホウ素、ボラゾン、白黒鉛、立方晶窒化ホウ素、窒化ホウ素 |
| インチー | InChI=1S/BN/c1-2 |
窒化ホウ素の性質
窒化ホウ素の配合
一窒化ホウ素の式はBNです。ホウ素原子(B)と窒素原子(N)から構成されています。化合物中のホウ素/窒素比は 1:1 です。この式は一窒化ホウ素の最も単純かつ基本的な単位を表し、化合物中に存在する原子の種類と数を示します。
窒化ホウ素のモル質量
一窒化ホウ素 (BN) のモル質量は、ホウ素と窒素の原子質量を加算して計算されます。ホウ素の原子質量は 1 モルあたり約 10.81 グラムですが、窒素の原子質量は 1 モルあたり約 14.01 グラムです。これらの値を加算すると、一窒化ホウ素のモル質量が得られ、1 モルあたり約 24.82 グラムになります。
窒化ホウ素の沸点
一窒化ホウ素は沸点が高い。一窒化ホウ素は異なる結晶構造で存在するため、正確な沸点は一窒化ホウ素の特定の形態によって異なります。ただし、一般に一窒化ホウ素の沸点は約 2,973 ～ 3,500 ℃の範囲にあります。この高い沸点により、一窒化ホウ素は高温条件を伴う用途に適しています。
窒化ホウ素の融点
一窒化ホウ素は融点が高く、その結晶構造にも影響されます。一窒化ホウ素の融点は摂氏 2,200 ～ 3,000 度です。この高い融点は、この化合物の優れた熱安定性と高温耐性を示しており、さまざまな産業や用途で有用です。
窒化ホウ素の密度 g/mL
一窒化ホウ素の密度は通常、立方センチメートルあたり約 2.1 ～ 2.3 グラム (g/cm3) です。正確な密度は、一窒化ホウ素の特定の形態と純度によって異なります。密度が比較的低く、強度と熱伝導率が高いため、軽量で耐熱性のある用途に貴重な材料となります。
窒化ホウ素の分子量
一窒化ホウ素 (BN) の分子量は、その構成元素の原子量の合計です。ホウ素の原子量は約 10.81 原子質量単位 (amu) ですが、窒素の原子量は約 14.01 amu です。これらの値を加算すると、一窒化ホウ素の分子量は約 24.82 amu になります。
窒化ホウ素の構造
一窒化ホウ素には、六方晶系一窒化ホウ素 (h-BN) や立方晶系一窒化ホウ素 (c-BN) など、さまざまな結晶構造があります。六方晶一窒化ホウ素はグラファイトに似た層状構造を持っていますが、立方晶一窒化ホウ素はダイヤモンドのような構造をしています。これらの異なる構造により、一窒化ホウ素に、c-BN の高い熱伝導率や h-BN の優れた電気絶縁性などの独特の特性が与えられます。
窒化ホウ素の溶解度
一窒化ホウ素は、水および最も一般的な溶媒に不溶です。化学的不活性度が高く、さまざまな液体に溶解しません。この特性は、反応性が低く、安定性に優れた材料が必要な用途に有利です。ただし、特定の特殊な溶媒や極端な条件では、一窒化ホウ素との溶解度や相互作用が制限される場合があります。
| 外観 | 白色固体 |
| 比重 | 2.1 – 2.3 g/cm3 |
| 色 | 白 |
| 匂い | 無臭 |
| モル質量 | 24.82 g/モル |
| 密度 | 2.1 – 2.3 g/cm3 |
| 融合点 | 2200～3000℃ |
| 沸点 | 2973 – 3500℃ |
| フラッシュドット | 適用できない |
| 水への溶解度 | 不溶性 |
| 溶解性 | 最も一般的な溶媒に不溶 |
| 蒸気圧 | 適用できない |
| 蒸気密度 | 適用できない |
| pKa | 適用できない |
| pH | 適用できない |
窒化ホウ素の安全性と危険性
一窒化ホウ素は一般に、取り扱いおよび使用が安全であると考えられています。無毒で非反応性であるため、健康上のリスクは最小限に抑えられます。ただし、特定の予防措置を講じる必要があります。呼吸器への刺激を引き起こす可能性があるため、一窒化ホウ素の粉塵や粒子の吸入は避けてください。皮膚刺激の可能性を避けるために、皮膚との直接接触も最小限に抑える必要があります。高温用途で一窒化ホウ素を扱う場合は、火傷や熱傷を避けるために適切な保護具を使用することが重要です。全体として、手袋、ゴーグル、防塵マスクの着用などの標準的な安全慣行に従うことは、安全な取り扱いを確保し、一窒化ホウ素に関連する潜在的なリスクを最小限に抑えるのに役立ちます。
| ハザードシンボル | なし |
| セキュリティの説明 | 無毒で非反応性です。粉塵を吸入しないように注意し、皮膚への直接接触を最小限に抑えるように注意してください。高温用途には適切な保護具を使用してください。 |
| 国連識別番号 | 適用できない |
| HSコード | 2850.00.00 |
| 危険等級 | 未分類 |
| 梱包グループ | 適用できない |
| 毒性 | 無毒 |
窒化ホウ素の合成方法
一窒化ホウ素を合成するにはいくつかの方法があり、それぞれに独自の利点と特定の用途への適合性があります。一般的な方法は、酸化ホウ素 (B2O3)とアンモニア (NH3)を高温で反応させることです。この反応により、固体の一窒化ホウ素が生成されます。別の方法には、三塩化ホウ素 (BCl3)や三臭化ホウ素 (BBr3) などのハロゲン化ホウ素とアンモニア ガスとの反応が含まれます。このプロセスにより、一窒化ホウ素が固体生成物として得られます。
化学蒸着 (CVD) では、ホウ素と窒素を含む蒸発した前駆体化合物が高温で基板上で分解を受けます。分解された種は基板の表面で再結合し、一窒化ホウ素が合成されます。
別のアプローチは、六方晶一窒化ホウ素 (h-BN) を立方晶一窒化ホウ素 (c-BN) に変換することです。この変換を達成するプロセスには、高圧高温 (HPHT) 合成の実行が含まれます。極度の圧力と温度条件下では、h-BN は相転移を起こし、異なる構造と結晶特性を持つ c-BN を形成します。
全体として、これらの合成方法は、粉末、コーティング、バルク材料などのさまざまな形態の一窒化ホウ素を製造する方法を提供します。方法の選択は、望ましい製品特性、拡張性、一窒化ホウ素の用途などの要因によって異なります。
窒化ホウ素の用途
一窒化ホウ素（BN）は、そのユニークな特性と多用途性により、さまざまな産業や分野で応用されています。一窒化ホウ素の用途をいくつか紹介します。
- 潤滑剤: 一窒化ホウ素は、特に従来の潤滑剤を劣化させる可能性がある高温環境において、固体潤滑剤として機能します。摩擦と磨耗を軽減し、コンポーネントの寿命を延ばします。
- 熱管理: BN は優れた熱伝導体であるため、ヒートシンク、電子デバイス、および高出力アプリケーションで役立ちます。熱を効率的に放散し、過熱を防ぎ、全体的なパフォーマンスを向上させます。
- 絶縁体: 一窒化ホウ素の電気絶縁特性は、電子材料の絶縁に最適であり、漏電や短絡を防ぎます。
- セラミック材料: るつぼ、ノズル、切削工具などの高度なセラミック材料には、高い熱安定性と耐化学反応性を備えた BN が使用されています。
- 離型剤：BNコーティングが金型と表面をコーティングし、固着を防止し、成形品の離型性を向上させます。
- 航空宇宙用途: 航空宇宙工学では、軽量、熱管理機能、高温耐性のために BN が使用されています。
- 化粧品: パウダーやクリームなどの化粧品には、滑らかな質感を与え、油吸収特性を与える BN が含まれています。
- 耐火物：窯や窯などの高温環境で使用される耐火物には、熱的および化学的安定性に優れているためBNが含まれています。
- 半導体: BN は、その絶縁特性と電子材料との適合性を利用して、半導体成長の基板として機能します。
- 添加剤: プラスチック、塗料、コーティングなどのさまざまな用途には、熱伝導率と潤滑特性を向上させるために BN 添加剤が組み込まれています。
これらの多様な用途は、一窒化ホウ素のユニークな特性を活用してさまざまな材料や製品の性能と機能を向上させ、複数の業界にわたる一窒化ホウ素の幅広い有用性を実証しています。
質問:
Q: 窒化ホウ素は圧電性ですか?
A: いいえ、一窒化ホウ素は圧電性ではありません。
Q: 窒化ホウ素とは何ですか?
A: 一窒化ホウ素はホウ素原子と窒素原子で構成される化合物で、優れた熱的および化学的安定性で知られています。
Q: 窒化ホウ素はガラスに結合しますか?
A: いいえ、一窒化ホウ素はガラスに結合しません。
Q: 窒化ホウ素は固体ネットワークですか?
A: はい、一窒化ホウ素はホウ素原子と窒素原子の間の共有結合により固体ネットワークであり、三次元ネットワーク構造を形成しています。
Q: 窒化ホウ素分子 BN が形成されるとしたら、その構造はどのようなものになるでしょうか?
A: 一窒化ホウ素 (BN) 分子は、ホウ素原子が窒素原子に結合した直線構造になります。
Q: 六方晶窒化ホウ素とは何ですか?
A: 六方晶一窒化ホウ素 (h-BN) は窒化ホウ素の結晶形で、グラファイトに似た六角形の層が積み重なって構成されています。電気絶縁性と熱伝導性に優れています。
Q: 窒化ホウ素は化合物ですか?
A: はい、一窒化ホウ素はホウ素原子と窒素原子で構成される化合物です。
Q: 窒化ホウ素は安全ですか?
A: 一窒化ホウ素は無毒で非反応性であるため、一般に安全であると考えられています。ただし、粉塵の吸入を避け、皮膚への接触を最小限に抑えるための予防措置を講じる必要があります。
Q: 窒化ホウ素とは何ですか?
A: 一窒化ホウ素は、ホウ素原子と窒素原子で構成される化学式 BN の化合物です。高い熱安定性とさまざまな産業における幅広い用途で知られています。
Q: 窒化ホウ素ダイマーの凝集エネルギーはどれくらいですか?
A: 窒化ホウ素二量体の凝集エネルギーとは、2 つの一窒化ホウ素分子を分離するのに必要なエネルギー量を指します。具体的な値は、計算方法や計算に使用される理論のレベルによって異なる場合があります。