Boornitride (BN) is een verbinding die bestaat uit boor- en stikstofatomen. Vanwege zijn unieke eigenschappen heeft het verschillende toepassingen, onder meer als smeermiddel, isolator en thermische geleider.
| IUPAC-naam | Boornitride |
| Moleculaire formule | GEBOREN |
| CAS-nummer | 10043-11-5 |
| Synoniemen | Boornitride, borazon, wit grafiet, kubisch boornitride, boornitride |
| InChi | InChI=1S/BN/c1-2 |
Eigenschappen van boornitride
Boriumnitride-formule
De formule voor boormononitride is BN. Het bestaat uit een booratoom (B) en een stikstofatoom (N). De boor/stikstofverhouding in de verbinding bedraagt 1:1. De formule vertegenwoordigt de eenvoudigste en meest basale eenheid van boormononitride en geeft de typen en het aantal atomen aan die in de verbinding aanwezig zijn.
Molaire massa van boornitride
De molaire massa van boormononitride (BN) wordt berekend door de atoommassa’s van boor en stikstof op te tellen. Borium heeft een atoommassa van ongeveer 10,81 gram per mol, terwijl stikstof een atoommassa heeft van ongeveer 14,01 gram per mol. Als je deze waarden optelt, krijg je de molaire massa van boormononitride, die ongeveer 24,82 gram per mol bedraagt.
Kookpunt van boornitride
Boriummononitride heeft een hoog kookpunt. Het exacte kookpunt hangt af van de specifieke vorm van boormononitride, aangezien het in verschillende kristalstructuren voorkomt. Over het algemeen heeft boormononitride echter een kookpunt dat varieert van ongeveer 2.973 tot 3.500 graden Celsius. Dit hoge kookpunt maakt boormonitride geschikt voor toepassingen waarbij sprake is van hoge temperaturen.
Smeltpunt van boornitride
Boriummononitride heeft een hoog smeltpunt, dat ook wordt beïnvloed door de kristalstructuur. Het smeltpunt van boormononitride ligt tussen 2.200 en 3.000 graden Celsius. Dit hoge smeltpunt duidt op de uitzonderlijke thermische stabiliteit en weerstand van de verbinding tegen hoge temperaturen, waardoor deze bruikbaar is in verschillende industrieën en toepassingen.
Dichtheid van boornitride g/ml
De dichtheid van boormononitride ligt doorgaans rond de 2,1 tot 2,3 gram per kubieke centimeter (g/cm³). De exacte dichtheid kan variëren afhankelijk van de specifieke vorm en zuiverheid van het boormononitride. De relatief lage dichtheid, gecombineerd met de hoge sterkte en thermische geleidbaarheid, maakt het een waardevol materiaal voor lichtgewicht, hittebestendige toepassingen.
Moleculair gewicht van boornitride
Het molecuulgewicht van boormononitride (BN) is de som van de atoomgewichten van de samenstellende elementen. Borium heeft een atoomgewicht van ongeveer 10,81 atomaire massa-eenheden (amu), terwijl stikstof een atoomgewicht heeft van ongeveer 14,01 amu. Het optellen van deze waarden geeft een molecuulgewicht van ongeveer 24,82 amu voor boormononitride.
Structuur van boornitride
Boormononitride heeft verschillende kristalstructuren, waaronder hexagonaal boormononitride (h-BN) en kubisch boormononitride (c-BN). Zeshoekig boormononitride heeft een gelaagde structuur die lijkt op grafiet, terwijl kubisch boormononitride een diamantachtige structuur heeft. Deze verschillende structuren geven boormonitride zijn unieke eigenschappen, zoals een hoge thermische geleidbaarheid in c-BN en uitstekende elektrische isolatie in h-BN.
Oplosbaarheid van boornitride
Boriummononitride is onoplosbaar in water en de meeste gebruikelijke oplosmiddelen. Het heeft een hoge mate van chemische inertheid, waardoor het bestand is tegen oplossing in verschillende vloeistoffen. Deze eigenschap is voordelig voor toepassingen die materialen vereisen met een lage reactiviteit en uitstekende stabiliteit. Bepaalde gespecialiseerde oplosmiddelen of extreme omstandigheden kunnen echter een beperkte oplosbaarheid of interactie met boormononitride mogelijk maken.
| Verschijning | Witte vaste stof |
| Soortelijk gewicht | 2,1 – 2,3 g/cm³ |
| Kleur | Wit |
| Geur | Geurloos |
| Molaire massa | 24,82 g/mol |
| Dikte | 2,1 – 2,3 g/cm³ |
| Fusie punt | 2200 – 3000°C |
| Kookpunt | 2973 – 3500°C |
| Flitspunt | Niet toepasbaar |
| oplosbaarheid in water | Onoplosbaar |
| Oplosbaarheid | Onoplosbaar in het meest voorkomende oplosmiddel |
| Dampdruk | Niet toepasbaar |
| Dampdichtheid | Niet toepasbaar |
| pKa | Niet toepasbaar |
| pH | Niet toepasbaar |
Veiligheid en gevaren van boornitride
Boriummonitride wordt over het algemeen als veilig beschouwd om te hanteren en te gebruiken. Het brengt minimale gezondheidsrisico’s met zich mee omdat het niet giftig en niet-reactief is. Er moeten echter bepaalde voorzorgsmaatregelen worden genomen. Inademing van boormononitridestof of -deeltjes moet worden vermeden, aangezien dit irritatie van de luchtwegen kan veroorzaken. Direct contact met de huid moet ook tot een minimum worden beperkt om mogelijke huidirritatie te voorkomen. Bij het werken met boormononitride bij toepassingen met hoge temperaturen is het belangrijk om geschikte beschermende uitrusting te gebruiken om brandwonden of thermisch letsel te voorkomen. Over het algemeen zal het volgen van standaardveiligheidspraktijken, zoals het dragen van handschoenen, een veiligheidsbril en een stofmasker, bijdragen aan een veilige hantering en het minimaliseren van de potentiële risico’s die verband houden met boormononitride.
| Gevarensymbolen | Geen |
| Beveiligingsbeschrijving | Niet-giftig en niet-reactief. Neem voorzorgsmaatregelen om het inademen van stof te voorkomen en direct contact met de huid tot een minimum te beperken. Gebruik geschikte beschermende uitrusting voor toepassingen bij hoge temperaturen. |
| VN-identificatienummers | Niet toepasbaar |
| HS-code | 2850.00.00 |
| Gevarenklasse | Niet geclassificeerd |
| Verpakkingsgroep | Niet toepasbaar |
| Toxiciteit | Niet giftig |
Methoden voor de synthese van boornitride
Er zijn verschillende methoden voor het synthetiseren van boormononitride, elk met zijn eigen voordelen en geschiktheid voor specifieke toepassingen. Een veelgebruikte methode is de reactie tussen booroxide (B2O3) en ammoniak (NH3) bij hoge temperatuur. Bij de reactie ontstaat boormononitride in vaste vorm. Een andere methode omvat de reactie van boorhalogeniden, zoals boortrichloride (BCl3) of boortribromide (BBr3), met ammoniakgas. Dit proces levert boormononitride op als een vast product.
Bij chemische dampdepositie (CVD) ondergaan verdampte precursorverbindingen die boor en stikstof bevatten, bij verhoogde temperaturen een ontleding op een substraat. De afgebroken soorten recombineren vervolgens op het oppervlak van het substraat, wat resulteert in de synthese van boormononitride.
Een andere benadering is het omzetten van hexagonaal boormonitride (h-BN) naar kubisch boormonitride (c-BN). Het proces om deze transformatie te bereiken omvat het uitvoeren van synthese onder hoge druk en hoge temperatuur (HPHT). Onder extreme druk- en temperatuuromstandigheden ondergaat h-BN een faseovergang om c-BN te vormen, dat verschillende structuur- en kristaleigenschappen heeft.
Over het geheel genomen bieden deze synthesemethoden manieren om boormonitride in verschillende vormen te produceren, waaronder poeders, coatings en bulkmaterialen. De keuze van de methode hangt af van factoren zoals gewenste producteigenschappen, schaalbaarheid en beoogde toepassingen van boormononitride.
Gebruik van boornitride
Boriummononitride (BN) vindt toepassingen in verschillende industrieën en vakgebieden vanwege zijn unieke eigenschappen en veelzijdigheid. Hier zijn enkele toepassingen van boormononitride:
- Smeermiddelen: Boriummononitride dient als vast smeermiddel, vooral in omgevingen met hoge temperaturen die traditionele smeermiddelen kunnen aantasten. Het vermindert wrijving en slijtage, waardoor de levensduur van componenten wordt verlengd.
- Thermisch beheer: BN is een uitstekende thermische geleider, waardoor het bruikbaar is in koellichamen, elektronische apparaten en toepassingen met hoog vermogen. Het voert de warmte efficiënt af, voorkomt oververhitting en verbetert de algehele prestaties.
- Isolatoren: De elektrische isolatie-eigenschappen van boormononitride maken het ideaal voor het isoleren van elektronische materialen en het voorkomen van elektrische lekken en kortsluitingen.
- Keramische materialen: Geavanceerde keramische materialen, zoals smeltkroezen, mondstukken en snijgereedschappen, gebruiken BN vanwege de hoge thermische stabiliteit en weerstand tegen chemische reacties.
- Lossingsmiddel: BN-coatings bedekken mallen en oppervlakken, voorkomen kleven en verbeteren de loslating van gegoten producten.
- Lucht- en ruimtevaarttoepassingen: Lucht- en ruimtevaarttechniek gebruikt BN vanwege zijn lichtgewicht, thermische beheermogelijkheden en weerstand tegen hoge temperaturen.
- Cosmetica: Cosmetische producten, zoals poeders en crèmes, bevatten BN vanwege het vermogen om een gladde textuur te geven en olie-absorberende eigenschappen te bieden.
- Vuurvaste materialen: Vuurvaste materialen die worden gebruikt in omgevingen met hoge temperaturen, zoals ovens en ovens, bevatten BN vanwege de uitstekende thermische en chemische stabiliteit.
- Halfgeleiders: BN dient als substraat voor de groei van halfgeleiders, waarbij gebruik wordt gemaakt van de isolerende eigenschappen en compatibiliteit met elektronische materialen.
- Additieven: Diverse toepassingen, waaronder kunststoffen, verven en coatings, bevatten BN-additieven om hun thermische geleidbaarheid en smerende eigenschappen te verbeteren.
Deze diverse toepassingen demonstreren de brede bruikbaarheid van boormononitride in meerdere industrieën, waarbij gebruik wordt gemaakt van de unieke eigenschappen ervan om de prestaties en functionaliteit van verschillende materialen en producten te verbeteren.
Vragen:
Vraag: Is boornitride piëzo-elektrisch?
A: Nee, boormononitride is niet piëzo-elektrisch.
Vraag: Wat is boornitride?
A: Boriummononitride is een verbinding bestaande uit boor- en stikstofatomen, bekend om zijn uitstekende thermische en chemische stabiliteit.
Vraag: Hecht boornitride zich aan glas?
A: Nee, boormonitride bindt zich niet aan glas.
Vraag: Is boornitride een solide netwerk?
A: Ja, boormononitride is een solide netwerk vanwege de covalente binding tussen boor- en stikstofatomen, die een driedimensionale netwerkstructuur vormt.
Vraag: Als het boornitridemolecuul BN zou ontstaan, hoe zou de structuur er dan uitzien?
A: Het boormononitride (BN) -molecuul zou een lineaire structuur hebben, waarbij een booratoom gebonden is aan een stikstofatoom.
Vraag: Wat is hexagonaal boornitride?
A: Zeshoekig boormononitride (h-BN) is een kristallijne vorm van boornitride, bestaande uit gestapelde zeshoekige lagen die lijken op grafiet. Het heeft uitstekende elektrische isolatie en uitstekende thermische geleidbaarheid.
Vraag: Is boornitride een verbinding?
A: Ja, boormononitride is een verbinding die bestaat uit boor- en stikstofatomen.
Vraag: Is boornitride veilig?
A: Boriummononitride wordt over het algemeen als veilig beschouwd omdat het niet-giftig en niet-reactief is. Er moeten echter voorzorgsmaatregelen worden genomen om het inademen van stof te voorkomen en contact met de huid tot een minimum te beperken.
Vraag: Wat is boornitride?
A: Boriummononitride is een verbinding met de chemische formule BN, samengesteld uit boor- en stikstofatomen. Het staat bekend om zijn hoge thermische stabiliteit en brede scala aan toepassingen in verschillende industrieën.
Vraag: Wat is de cohesie-energie van boornitridedimeren?
A: De cohesie-energie van boornitridedimeer verwijst naar de hoeveelheid energie die nodig is om twee boormononitridemoleculen te scheiden. De specifieke waarde kan variëren afhankelijk van de rekenmethode en het theorieniveau dat voor de berekeningen wordt gebruikt.