El diboruro de renio (ReB 2 ) es un material sintético superduro . Fue sintetizado por primera vez en 1962 [3] y resurgió recientemente debido a la esperanza de lograr una dureza alta comparable a la del diamante . [4] Se ha cuestionado la dureza ultra alta reportada, [5] aunque esto es una cuestión de definición, ya que en la prueba inicial el diboruro de renio era capaz de rayar el diamante. [4]
Nombres | |
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Nombre IUPAC Diboruro de renio | |
Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol ) | |
Número CE |
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PubChem CID | |
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Propiedades | |
ReB 2 | |
Masa molar | 207,83 g / mol |
Apariencia | polvo negro |
Densidad | 12,7 g / cm 3 |
Punto de fusion | 2.400 ° C (4.350 ° F; 2.670 K) [1] |
ninguno | |
Estructura | |
Hexagonal , grupo espacial P6 3 / mmc. | |
Peligros | |
Pictogramas GHS | [2] |
Palabra de señal GHS | Advertencia [2] |
H315 , H319 , H335 [2] | |
P261 , P280 , P305 + 351 + 338 , P304 + 340 , P405 , P501 [2] | |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
El método de producción de este material no implica altas presiones como ocurre con otros materiales sintéticos duros, como el nitruro de boro cúbico , que abarata la producción. Sin embargo, el renio en sí es un metal caro.
El compuesto está formado por una mezcla de renio , conocido por su resistencia a la alta presión, y boro , que forma enlaces covalentes cortos y fuertes con el renio.
Síntesis
ReB 2 se puede sintetizar mediante al menos tres métodos diferentes a presión atmosférica estándar: metátesis en estado sólido , fusión en un arco eléctrico y calentamiento directo de los elementos. [4]
En la reacción de metátesis, el tricloruro de renio y el diboruro de magnesio se mezclan y se calientan en una atmósfera inerte y el subproducto de cloruro de magnesio se elimina por lavado. Se necesita un exceso de boro para prevenir la formación de otras fases como Re 7 B 3 y Re 3 B.
En el método de fusión por arco, se mezclan polvos de renio y boro y se hace pasar una gran corriente eléctrica a través de la mezcla, también en una atmósfera inerte.
En el método de reacción directa, la mezcla de renio-boro se sella al vacío y se mantiene a una temperatura alta durante un período más largo (1000 ° C durante cinco días).
Al menos los dos últimos métodos son capaces de producir puro ReB 2 sin otras fases, como se confirmó por cristalografía de rayos X .
Propiedades
La dureza de ReB 2 exhibe una anisotropía considerable debido a su estructura estratificada hexagonal (ver modelo de estructura), siendo mayor a lo largo del eje c . En contraste con la prueba de dureza al rayado , su dureza de indentación (H V ~ 22 GPa) [5] es mucho menor que la del diamante y es comparable a la del carburo de tungsteno , carburo de silicio , diboruro de titanio o diboruro de circonio . [5]
ReB 2 reacciona lentamente con el agua y se convierte en hidróxido. [ cita requerida ]
Dos factores contribuyen a la alta dureza de ReB 2 : una alta densidad de electrones de valencia y una abundancia de enlaces covalentes cortos . [4] [6] El renio tiene una de las densidades de electrones de valencia más altas de cualquier metal de transición (476 electrones / nm 3 , en comparación con 572 electrones / nm 3 para el osmio y 705 electrones / nm 3 para el diamante [7] ). La adición de boro requiere solo una expansión del 5% de la red de renio, porque los pequeños átomos de boro llenan los espacios existentes entre los átomos de renio. Además, las electronegatividades del renio y el boro son lo suficientemente cercanas (1,9 y 2,04 en la escala de Pauling ) como para formar enlaces covalentes en los que los electrones se comparten casi por igual.
Ver también
- Enlace covalente de red
- Material superduro
Referencias
- ^ Gaidar ', LM; Zhilkin, VZ (1968). "Deslizamiento hacia adelante en el laminado de tiras de polvos metálicos". Pulvimetalurgia soviética y cerámica metálica . 7 (4): 258. doi : 10.1007 / BF00775787 .
- ^ a b c d "Diboruro de renio" . Elementos americanos . Consultado el 2 de agosto de 2018 .
- ^ La Placa, SJ; Post, B. (1962). "La estructura cristalina del diboruro de renio". Acta Crystallographica . 15 (2): 97. doi : 10.1107 / S0365110X62000298 .
- ^ a b c d Chung, Hsiu-Ying; et al. (20 de abril de 2007). "Síntesis de diboruro de renio superduro ultraincompresible a presión ambiente" . Ciencia . 316 (5823): 436–9. Código Bibliográfico : 2007Sci ... 316..436C . doi : 10.1126 / science.1139322 . PMID 17446399 .
- ^ a b c Qin, Jiaqian; Él, Duanwei; Wang, Jianghua; Fang, Leiming; Lei, Li; Li, Yongjun; Hu, Juan; Kou, Zili; Bi, Yan (2008). "¿Es el diboruro de renio un material superduro?". Materiales avanzados . 20 (24): 4780. doi : 10.1002 / adma.200801471 .
- ^ W. Zhou; H. Wu y T. Yildirim (2007). "Propiedades electrónicas, dinámicas y térmicas del diboruro de renio superduro ultra-incompresible: un estudio combinado de primeros principios y dispersión de neutrones". Phys. Rev. B . 76 (18): 184113–184119. arXiv : 0708.3694 . Código Bibliográfico : 2007PhRvB..76r4113Z . doi : 10.1103 / PhysRevB.76.184113 .
- ^ Cumberland, Robert W .; et al. (27 de abril de 2005). "Diboruro de osmio, un material duro ultraincompresible" . Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 127 (20): 7264–5. doi : 10.1021 / ja043806y . PMID 15898746 .