Los boruros de silicio (también conocidos como siliciuros de boro) son compuestos cerámicos ligeros formados entre silicio y boro . Se han informado varios compuestos estequiométricos de boruro de silicio, SiB n : triboruro de silicio, SiB 3 , tetraboruro de silicio, SiB 4 , hexaboruro de silicio, SiB 6 , así como SiB n ( n = 14, 15, 40, etc.) Las fases n = 3 yn = 6 fueron coproducidas juntas como una mezcla por primera vez por Henri Moissan y Alfred Stocken 1900 calentando brevemente silicio y boro en un recipiente de arcilla. Se informó por primera vez que el tetraboruro fue sintetizado directamente a partir de los elementos en 1960 por tres grupos independientes: Carl Cline y Donald Sands; Ervin Colton; y Cyrill Brosset y Bengt Magnusson. Se ha propuesto que el triboruro es una versión rica en silicio del tetraboruro. Por lo tanto, la estequiometría de cualquiera de los compuestos podría expresarse como SiB 4 - x donde x = 0 o 1. Todos los boruros de silicio son materiales cristalinos negros de densidad similar: 2.52 y 2.47 g cm −3 , respectivamente, para n = 3 (4) y 6 compuestos. En la escala de dureza mineral de Mohs , SiB 4 - x y SiB 6 son intermedios entre el diamante (10) y el rubí (9). [1] Los boruros de silicio se pueden cultivar a partir de silicio saturado de boro en estado sólido o líquido.
La estructura cristalina de SiB 6 contiene icosaedros interconectados (poliedros con 20 caras), icosihexaedros (poliedros con 26 caras), así como átomos aislados de silicio y boro. Debido al desajuste de tamaño entre los átomos de silicio y boro, el silicio puede ser sustituido por boro en el icosaedro B 12 hasta una estequiometría limitante correspondiente a SiB 2,89 . [2] La estructura del tetraboruro SiB 4 es isomorfa a la del carburo de boro (B 4 C), B 6 P y B 6 O. Es metaestable con respecto al hexaboruro. Sin embargo, se puede preparar debido a la relativa facilidad de nucleación y crecimiento de los cristales. [3]
Tanto SiB 4 - x como SiB 6 se oxidan superficialmente cuando se calientan en aire u oxígeno y cada uno es atacado por ácido sulfúrico hirviendo y por flúor , cloro y bromo a altas temperaturas. Los boruros de silicio son conductores de electricidad. El hexaboruro tiene un bajo coeficiente de expansión térmica y una alta sección transversal nuclear para los neutrones térmicos.
El tetraboruro se usó en el revestimiento negro de algunas de las tejas del escudo térmico del transbordador espacial. [4]
Referencias
- ^ JW Mellor, un tratado completo sobre química inorgánica y teórica vol. 5, Longmans & Co. (1924) pág. 27.
- ^ Química inorgánica de Holleman y Wiberg, Wiley & Sons, (2001) p. 93.
- ^ TL Aselage J. Mater. Research , 13 (1998) págs. 1786-1794.
- ^ Scheffler, Michael; Colombo, Paolo (2005). Cerámica celular: Estructura, fabricación, propiedades y aplicaciones . págs. 110-111. ISBN 978-3-527-31320-4.