Diborid rhenia
| Diborid rhenia | |
|---|---|
| Všeobecné | |
| Systematický název |
Diborid rhenia |
| Chem. vzorec | ReB 2 |
| Fyzikální vlastnosti | |
| Stát | pevný |
| Molární hmotnost | 207,83 g/mol g/ mol |
| Hustota | 12,7 g/cm³ |
| Pevnost v tahu | ~22 GPa N/mm² |
| Tvrdost |
9-10 (podle Mohse), závisí na krystalografické rovině |
| Tepelné vlastnosti | |
| Teplota | |
| • tání | 2400 [1] |
| Chemické vlastnosti | |
| Disociační konstanta kyseliny | číslo |
| Rozpustnost | |
| • ve vodě | číslo |
| Struktura | |
| Krystalická struktura |
šestihranná, prostorová grupa P6 3 /mmc |
| Klasifikace | |
| Reg. Číslo CAS | 12355-99-6 |
| Údaje jsou založeny na standardních podmínkách (25 °C, 100 kPa), pokud není uvedeno jinak. | |
Diborid rhenia ( ReB 2 ) je binární chemická sloučenina boru a rhenia , syntetická supertvrdá látka, převyšující tvrdostí diamant v některých krystalografických rovinách [2] .
Historie výzkumu
Poprvé byla tato sloučenina (ve formě prášku) syntetizována a její krystalová struktura (ve formě střídajících se vrstev atomů rhenia a boru) byla studována v roce 1961 výzkumníky z Brooklynského polytechnického institutu [3] .
Ale jeho extrémní tvrdost, srovnatelnou s tvrdostí diamantu, objevili vědci z USA [4] , kteří své výsledky zveřejnili v dubnu 2007 . Někteří výzkumníci zpochybnili proklamovanou tvrdost této sloučeniny [5] .
Syntéza
Syntéza této sloučeniny je poměrně jednoduchá, protože nevyžaduje použití ultravysokých tlaků, na rozdíl například od syntézy jiného supertvrdého materiálu - nitridu boru s krystalovou mřížkou diamantového typu, což snižuje cenu procesu, ale na druhou stranu je rhenium velmi vzácný a velmi drahý kov, takže cenová výhoda porovnávaných materiálů je nejasná.
V této sloučenině rhenium poskytuje velmi vysokou koncentraci valenčních elektronů a bor tvoří krátké, velmi silné kovalentní vazby .
Syntéza diboridu rhenia se provádí nejméně třemi různými způsoby:
- výměnná reakce na pevné fázi;
- fúze prášku rhenia a boru v elektrickém oblouku ;
- silné zahřívání směsi rhenia a borových prášků.
Při výměnné reakci v pevném stavu se směs prášků sloučenin rhenia a boru, jako je chlorid rhenium a diborid hořečnatý , zahřívá na vysokou teplotu ve vakuu nebo v inertním plynu (například argonu ). Vedlejším produktem vzniklým jako výsledek reakce je rozpustný chlorid hořečnatý , poté promytý z diboridu rhenia rozpouštědlem, například ethanolem . Aby se zabránilo tvorbě dalších boridů rhenia, které snižují tvrdost (Re 7 B 3 a Re 3 B), používá se diborid hořečnatý v přebytku.
Při tavení elektrickým obloukem prochází směsí rhenia a borového prachu proud 80 A. Proces se také provádí v inertní atmosféře.
Při metodě přímé syntézy z prvků se slisovaná směs prášků udržuje několik dní při teplotě asi 1300 K. Právě touto metodou byl poprvé syntetizován diborid rhenia.
Poslední dvě metody jsou vhodné pro získání diboridu rhenia prakticky čistého z jiných boridů rhenia, čistota produktu je potvrzena rentgenovou difrakční analýzou .
Vlastnosti
Tvrdost krystalu diboridu rhenia je velmi odlišná v různých krystalografických rovinách, protože se v jeho krystalové struktuře střídají vrstvy atomů rhenia a boru, organizované do hexagonálních mřížek (viz obr.). Pokud jde o tvrdost (~ 22 GPa , podle Vickerse ), je znatelně horší než diamant (~ 70-80 GPa) a je srovnatelný s takovými pevnými látkami, jako je karbid wolframu , diborid titanu nebo diborid zirkonia .
Tvrdost sloučeniny je způsobena dvěma faktory: velmi vysokou koncentrací valenčních elektronů (rhenium má jednu z nejvyšších koncentrací valenčních elektronů mezi přechodnými kovy, 476 nm -3 , rekord pro tento parametr mezi kovy - osmium - 572 nm -3 , mezi nekovy - diamant - 705 nm – 3 ) a síla kovalentních vazeb Re–B.
Zavedení atomů boru do krystalové mřížky rhenia mírně (~5 %) zvyšuje konstantu krystalové mřížky krystalu rhenia , protože malé atomy boru jsou zavedeny do dutin mezi atomy rhenia. Vazby v krystalu diboridu rhenia jsou prakticky kovalentní, protože elektronegativita těchto prvků na Pollingově stupnici je téměř stejná (1,9 pro rhenium a 2,04 pro bor).
Poznámky
- ↑ Gaidar', LM; Zhilkin, VZ Dopředný skluz při válcování pásu z kovových prášků (anglicky) // Sovětská prášková metalurgie a kovová keramika: časopis. - 1968. - Sv. 7 , č. 4 . — S. 258 . - doi : 10.1007/BF00775787 .
- ↑ Vědci dostali levný materiál pro velké zatížení - Science and Technology - Natural Sciences - Compulent (nepřístupný odkaz) . Získáno 2. dubna 2011. Archivováno z originálu 19. srpna 2007.
- ↑ La Placa, SJ; Post, B. Krystalová struktura diboridu rhenia // Acta Crystallographica : deník. - Mezinárodní unie krystalografie , 1962. - Sv. 15 , č. 2 . — S. 97 . - doi : 10.1107/S0365110X62000298 .
- ↑ [1] Archivováno 23. května 2015 na Wayback Machine Super houževnatý materiál napodobuje kov a krystal – technologie – 19. dubna 2007 – New Scientist
- ↑ Qin, Jiaqian; On, Duanwei; Wang, Jianghua; Tesák, Leiming; Lei, Li; Li, Yongjun; Hu, Juan; Kou, Zili a kol. (2008). „ Je diborid rhenium supertvrdý materiál? ". Advanced Materials 20 (24): 4780. doi:10.1002/adma.200801471 .
Odkazy