6.3: Бориди

Last updated
Save as PDF

Page ID: 17623

Andrew R. Barron
Rice University via CNX

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Неметалічна природа бору означає, що він робить ряд бінарних сполук з елементами більш електропозитивними, ніж він сам (тобто метали). Ці сполуки називаються боридами, а деякі також утворюються з металоїдними елементами (наприклад, миш'яком). У зв'язку з цим бориди можуть вважатися схожими на карбіди, силіциди, деякі фосфіди.

Бориди готують цілим рядом способів, однак, пряме поєднання елементів, (6.3.1), є найбільш простим. Інші шляхи включають електроліз плавлених солей і відновлення оксиду металу сумішшю вуглецю і карбіду бору.

\[ \text{M + x B} \rightarrow \text{MB}_\text{x}\]

Бориди металів, як правило, тугоплавкі за характером і хімічно інертні, при цьому вони часто мають властивості краще, ніж у складових елементів. Наприклад, теплопровідність TiB ₂ приблизно в десять разів більше, ніж у титану, а температура плавлення значно вище (табл.\(\PageIndex{1}\)).

Таблиця\(\PageIndex{1}\): Температури плавлення металів 4 групи і їх боридів.
Елемент	Температура плавлення (° C)	Борид	Температура плавлення (° C)
Ti	1725	ТіБ ₂	3225
Зр	1855	ЗрБ ₂	2990
Hf	2233	ГФБ ₂	3100

Конструкції боридів металів залежать від співвідношення М:В. Бориди з виділеним атомом бору мають низьке співвідношення В:М: М ₄ В, М ₃ В, М ₂ В, М ₅ Б ₂ і М ₇ В ₃. У таких сполуках атом бору в нормі знаходиться в трикутно-призматичному або квадратно-антипризматичному отворі в металевій решітці. Бориди з рівним або майже рівним співвідношенням металу і бору мають структури з або парами атомів бору (як у V ₃ B ₂), одиночними борними ланцюгами (видно у всіх сполуках MB), або подвійними борними ланцюгами (спостерігаються для багатьох сполук M ₃ B ₄). Збільшення вмісту бору призводить до утворення двовимірних структур. Наприклад, МВ ₂ зазвичай складається з чергуються гексагональних шарів металу і бору (рис.\(\PageIndex{1}\)). Нарешті, бориди, багаті бором (наприклад, MB ₄, MB ₆ і MB ₁₂) мають тривимірні структури.