- Estrutura
- Nomenclatura
- Propriedades
- Estado físico
- Peso molecular
- Ponto de fusão
- Densidade
- Solubilidade
- Propriedades quimicas
- Outras propriedades físicas
- Obtendo
- Formulários
- - Usos de filmes finos BN
- - Usos de nanotubos BN
- Em aplicações médicas
- Como sensores
- Possível toxicidade de materiais BN
- Referências
O nitreto de boro é um sólido inorgânico formado pela união de um átomo de boro (B) com um átomo de nitrogênio (N). Sua fórmula química é BN. É um sólido branco altamente resistente a altas temperaturas e um bom condutor de calor. É usado, por exemplo, para fazer cadinhos de laboratório.
O nitreto de boro (BN) é resistente a muitos ácidos, porém apresenta certa fragilidade ao ataque pelo ácido fluorídrico e por bases fundidas. É um bom isolante de eletricidade.
Estrutura do nitreto de boro (BN). Akeramop. Fonte: Wikimedia Commons.
É obtido em várias estruturas cristalinas, das quais as mais importantes são hexagonais e cúbicas. A estrutura hexagonal lembra o grafite e é escorregadia, por isso é usada como lubrificante.
A estrutura cúbica é quase tão dura quanto o diamante e é usada para fazer ferramentas de corte e para melhorar a tenacidade de outros materiais.
Com o nitreto de boro, tubos microscópicos (extremamente finos) chamados nanotubos podem ser feitos, que têm aplicações médicas, como transporte dentro do corpo e liberação de medicamentos contra tumores cancerígenos.
Estrutura
O nitreto de boro (BN) é um composto onde os átomos de boro e nitrogênio estão covalentemente ligados por uma ligação tripla.
Uma molécula isolada de nitreto de boro tem um átomo de boro e um átomo de nitrogênio unidos por uma ligação tripla. Benjah-bmm27. Fonte: Wikimedia Commons.
Na fase sólida, BN é composto por um número igual de átomos de boro e nitrogênio na forma de anéis de 6 membros.
Estruturas de ressonância de um anel BN. Autor: Teachi. Fonte: Wikimedia Commons.
O BN existe em quatro formas cristalinas: hexagonal (h-BN) semelhante ao grafite, cúbico (c-BN) semelhante ao diamante, romboédrico (r-BN) e wurtzita (w-BN).
A estrutura do h-BN é semelhante à da grafite, ou seja, possui planos de anéis hexagonais que possuem átomos alternados de boro e nitrogênio.
Estrutura em planos separados de nitreto de boro hexagonal. Benjah-bmm27. Fonte: Wikimedia Commons.
Há uma grande distância entre os planos de h-BN, o que sugere que eles estão unidos apenas por forças de van der Waals, que são forças de atração muito fracas e os planos podem deslizar facilmente uns sobre os outros.
Por isso, o h-BN é cremoso ao toque.
A estrutura do cúbico BN c-BN é semelhante ao diamante.
Comparação entre nitreto de boro cúbico (esquerda) e hexagonal (direita). de: Benutzer: Oddball, versão vetorial de chris 論. Fonte: Wikimedia Commons.
Nomenclatura
Nitreto de boro
Propriedades
Estado físico
Sólido branco gorduroso ou escorregadio ao toque.
Peso molecular
24,82 g / mol
Ponto de fusão
Sublimados a aproximadamente 3000 ºC.
Densidade
Hex BN = 2,25 g / cm 3
BN cúbico = 3,47 g / cm 3
Solubilidade
Ligeiramente solúvel em álcool quente.
Propriedades quimicas
Devido à forte ligação entre o nitrogênio e o boro (ligação tripla), o nitreto de boro apresenta alta resistência ao ataque químico e é muito estável.
É insolúvel em ácidos como ácido clorídrico HCl, ácido nítrico HNO 3 e ácido sulfúrico H 2 SO 4. Mas é solúvel em bases fundidas, como hidróxido de lítio LiOH, hidróxido de potássio KOH e hidróxido de sódio NaOH.
Não reage com a maioria dos metais, vidros ou sais. Às vezes, ele reage com o ácido fosfórico H 3 PO 4. Ele pode resistir à oxidação em altas temperaturas. O BN é estável no ar, mas é lentamente hidrolisado pela água.
O BN é atacado pelo gás flúor F 2 e pelo ácido fluorídrico HF.
Outras propriedades físicas
Possui alta condutividade térmica, alta estabilidade térmica e alta resistividade elétrica, ou seja, é um bom isolante de eletricidade. Possui uma grande área de superfície.
H-BN (hexagonal BN) é um sólido untuoso ao toque, semelhante ao grafite.
Ao aquecer h-BN a temperatura e pressão elevadas, ele se converte na forma cúbica c-BN, que é extremamente difícil. Segundo algumas fontes, é capaz de arranhar o diamante.
Os materiais à base de BN têm a capacidade de absorver contaminantes inorgânicos (como íons de metais pesados) e contaminantes orgânicos (como corantes e moléculas de drogas).
Sorção significa que você interage com eles e pode adsorver ou absorver.
Obtendo
O pó de h-BN é preparado fazendo reagir trióxido de boro B 2 O 3 ou ácido bórico H 3 BO 3 com amônia NH 3 ou com uréia NH 2 (CO) NH 2 sob uma atmosfera de nitrogênio N 2.
O BN também pode ser obtido pela reação de boro com amônia em temperatura muito alta.
Outra forma de prepará-lo é a partir de diborano B 2 H 6 e amônia NH 3 usando um gás inerte e altas temperaturas (600-1080 ° C):
B 2 H 6 + 2 NH 3 → 2 BN + 6 H 2
Formulários
H-BN (nitreto de boro hexagonal) tem uma variedade de aplicações importantes com base em suas propriedades:
- Como um lubrificante sólido
- Como aditivo para cosméticos
- Em isoladores elétricos de alta temperatura
- Em cadinhos e vasos de reação
- Em moldes e vasos de evaporação
-Para armazenamento de hidrogênio
-Em catálise
-Para adsorver poluentes de esgoto
Nitreto de boro cúbico (c-BN) por sua dureza quase igual à do diamante é usado:
- Em ferramentas de corte para usinagem de materiais ferrosos duros, como liga de aço duro, ferro fundido e aços para ferramentas
- Para melhorar a dureza e a resistência ao desgaste de outros materiais duros, como certas cerâmicas para ferramentas de corte.
Algumas ferramentas de corte podem conter nitreto de boro para apresentar maior dureza. Autor: Michael Schwarzenberger. Fonte: Pixabay.
- Usos de filmes finos BN
Eles são muito úteis na tecnologia de dispositivos semicondutores, que são componentes de equipamentos eletrônicos. Eles servem, por exemplo:
-Para fazer diodos planos; diodos são dispositivos que permitem que a eletricidade circule em apenas uma direção
- Em diodos de memória de metal isolante-semicondutor, como Al-BN-SiO 2 -Si
- Em circuitos integrados como um limitador de tensão
-Para aumentar a dureza de certos materiais
-Para proteger alguns materiais da oxidação
- Para aumentar a estabilidade química e o isolamento elétrico de muitos tipos de dispositivos
-Em capacitores de filme fino
Alguns diodos e capacitores podem conter nitreto de boro. Autor: Sinisa Maric. Fonte: Pixabay.
- Usos de nanotubos BN
Nanotubos são estruturas que, em nível molecular, têm a forma de tubos. São tubos tão pequenos que só podem ser vistos com microscópios especiais.
Aqui estão algumas das características dos nanotubos BN:
-Têm alta hidrofobicidade, ou seja, repelem água
- Eles têm alta resistência à oxidação e ao calor (eles podem resistir à oxidação até 1000 ° C)
-Expor uma alta capacidade de armazenamento de hidrogênio
-Absorver radiação
-São muito bons isolantes de eletricidade
- Eles têm uma alta condutividade térmica
-Sua excelente resistência à oxidação em altas temperaturas significa que podem ser usados para aumentar a estabilidade à oxidação de superfícies.
-Pela sua hidrofobicidade podem ser usados para preparar superfícies superhidrofóbicas, ou seja, não têm afinidade com a água e a água não penetra nelas.
Os nanotubos de BN melhoram as propriedades de certos materiais, por exemplo, tem sido usado para aumentar a dureza e resistência à fratura do vidro.
Nanotubos de nitreto de boro observados ao microscópio. Keun Su Kim et al.. Fonte: Wikimedia Commons.
Em aplicações médicas
Nanotubos de BN foram testados como transportadores de drogas contra o câncer, como a doxorrubicina. Certas composições com esses materiais aumentaram a eficiência da quimioterapia com o referido medicamento.
Em várias experiências, os nanotubos de BN mostraram ter o potencial de transportar novos medicamentos e liberá-los adequadamente.
O uso de nanotubos de BN em biomateriais poliméricos tem sido investigado para aumentar sua dureza, velocidade de degradação e durabilidade. São materiais utilizados, por exemplo, em implantes ortopédicos.
Como sensores
Nanotubos de BN têm sido usados para construir novos dispositivos para detectar umidade, dióxido de carbono CO 2 e para diagnósticos clínicos. Esses sensores demonstraram uma resposta rápida e um curto tempo de recuperação.
Possível toxicidade de materiais BN
Há alguma preocupação com os possíveis efeitos tóxicos dos nanotubos de BN. Não há um consenso claro sobre sua citotoxicidade, pois alguns estudos indicam que são tóxicos para as células, enquanto outros indicam o contrário.
Isso se deve à sua hidrofobicidade ou insolubilidade em água, pois dificulta a realização de estudos em materiais biológicos.
Alguns pesquisadores revestiram a superfície dos nanotubos de BN com outros compostos que favorecem sua solubilidade em água, mas isso acrescentou maior incerteza às experiências.
Embora a maioria dos estudos indique que seu nível de toxicidade é baixo, estima-se que investigações mais precisas devam ser realizadas.
Referências
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