Перегляд вихідного коду сторінки Карбід бору

{{Речовина
 | зображення                  = Boron carbide.JPG 
 | назва              = Карбід бору
 | систематична назву = бору карбід
 | поле1 = {{Речовина Ідентифікатори
 | абревіатури = 
 | номер_CAS = 12069-32-8
 | PubChem = 123279
 | назва_MeSH = 
 | SMILES = 
  }}
 | поле2 = {{Речовина Властивості
 |   C= | H=
 |   формула    = B<sub>4</sub>C
 |   молярна_маса    = 55,255
 |   зовнішній_вигляд = 
 |   густина =  2,52
 |   температура_плавлення = 2350
 |   температура_кипіння = 3500
 |   розчинність = 
 |   розчинність1 = 
 |   розчинник1 = 
 |   pKa = 
 |   ізоелектрична_точка = 
  }}}}
'''Карбі́д бо́ру'''&nbsp;— [[Бінарні сполуки|бінарна сполука]] [[бор]]у з [[Вуглець|вуглецем]], що має формулу B<sub>4</sub>C (B<sub>12</sub>C<sub>3</sub>). За [[нормальні умови|нормальних умов]]&nbsp;— чорні [[кристал]]и. Уперше отриманий у [[1893]] році [[Анрі Муассан|А. Муассаном]] шляхом відновлення [[оксид бору|оксиду бору]] B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> [[вуглець|вуглецем]] при 2000&nbsp;°C.

== Отримання ==
* Відновлення [[Оксид бору|оксиду бору]] вуглецем (сажею):
<math>\mathsf{2B_2O_3+4C \xrightarrow{1900...2150^oC} B_4C + 3CO_2}</math>

* Взаємодія простих речовин (бору і вуглецю) по перитектичній реакції:
<math>\mathsf{4B+C \xrightarrow{} B_4C}</math>

У промислових масштабах карбід бору отримують з [[Борна кислота|борної кислоти]] (джерело бору) і [[Нафтовий кокс|нафтового коксу]] (джерело вуглецю)<ref>[https://chem21.info/info/592414/ Карбид бора применение] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20181223034606/http://chem21.info/info/592414/ |date=23 грудня 2018 }} // «Справочник химика 21. Химия и химическая технология».</ref>.

== Кристалічна структура ==
[[Файл:Borfig11a.png|thumb|left|250px|Кристалічна ґратка B<sub>13</sub>C<sub>2</sub>. Зеленими кульками й вершинами [[ікосаедр]]а позначено атоми бору, чорними кульками&nbsp;— атоми вуглецю<ref name=zhangyb28.5c4>{{cite journal|authors=Zhang FX, Xu FF, Mori T, Liu QL, Sato A, Tanaka T |year=2001|title=Crystal structure of new rare-earth boron-rich solids: REB28.5C4|journal=J. Alloys Compd.|volume=329|issue=1–2|pages=168–172|doi=10.1016/S0925-8388(01)01581-X}}</ref>]]
Утворює кристали [[Тригональна сингонія|тригональної сингонії]], просторова група ''R3m'', параметри ґратки в гексагональних координатах: ''a'' = 0,5598 нм, ''b'' = 1,2120 нм, ''Z'' = 3. Елементарна ґратка містить 16 атомів, шість з яких 6 розташовані на ребрах [[ромбоедр]]а, інші шість&nbsp;— у пустотах поблизу нетригональних вершин, 3 атоми (атоми вуглецю) займають місця на тригональній осі ромбоедра. Відповідно атоми бору в пустотах поблизу нетригональних вершин оточені п'ятьма атомами бору, що розташовані на ребрах ромбоедра й одним атомом вуглецю, тоді як атоми бору на ребрах оточені шістьма атомами бору. Звідси випливає, що усі атоми бору у ґратці мають координацію 6. Центральний атом вуглецю зв'язаний із двома іншими атомами вуглецю, а кінцеві атоми вуглецю ланцюжка C-C-C зв'язані з центральним атомом вуглецю і з трьома атомами бору, що розташовані на ребрах ромбоедра. Відстань між атомами С-С дорівнює 0,137 нм, між атомами С—В&nbsp;— 0,163 нм, а між атомами B-B&nbsp;— 0,174…0,180 нм.

В основі кристалічної структури карбіду бору також лежить ікосаедрична підґратка бору<ref>''Hanes T. V., Alexander M. N.'' Nuclear magnetic resonance study of β-romboedral boron and boron carbide // J. Chem, Phys.&nbsp;— 1971.&nbsp;— 54, N 12.&nbsp;— P. 5296—5310.</ref>. При цьому шість атомів, що знаходяться на ромбоедричних кутах пов'язані із зовнішніми ікосаедрами, а атоми «екваторіальних» вузлів ікосаедрів зв'язані з кінцевими атомами, що розташовані на просторовій діагоналі ромбоедра.

Карбід бору як фаза має перемінний склад, вміст вуглецю у ній коливається від 9,88 до 23,40 %. Утворення твердого розчину зазвичай пояснюється заміщення атомів вуглецю на тригональній осі. Так, кристали карбіду бору, за складом близькі до B<sub>12</sub>C<sub>3</sub> мають 60 % атомів бору на центральному розташуванні С-С-С, що встановлено з використанням методу ядерного магнітного резонансу. Наявність ланцюжка C-B-C у карбіді бору B<sub>13</sub>C<sub>2</sub> виявили Бехер і Товено за допомогою інфрачервоної абсорбційної спектроскопії<ref>Bucher H. J., Thevenot F. Infrarotspektroskopische Untersuchung des Bor-carbids und seiner Isolypen Derivale B<sub>l2</sub>O<sub>2</sub>. B<sub>l2</sub>Р<sub>2</sub> und B<sub>l2</sub>As<sub>2</sub> // Z. anorg. and allg. Chem.— 1981.— 410, N 22.— S.274 — 286.</ref>. Тому можна вважати доведеним, що замість лінійного ланцюжка С-С-С утворюється ланцюжок С-В-С.

== Фізико-хімічні властивості ==
Температура розкладання >2450&nbsp;°C; ентальпія утворення −62 кДж/моль; ентальпія плавлення 105 кДж/моль. Теплопровідність 121 Вт/(м·К) при 300 [[кельвін|К]] і 62,8 Вт/(м·К) при 970 К. Тепломісткість при постійному тиску (0&nbsp;°C): <math>C_p^0</math> = 53,09 Дж/(моль·К). [[Стандартна молярна ентропія]] <math>S_{298}^0</math> = 27,11 Дж/(моль·К).

Густина 2,52 г/см³. Мікро[[твердість]] {{nobr|49,1 [[Паскаль (одиниця)|ГПа]]}}; модуль пружності {{nobr|450 ГПа}}. За твердістю переважає [[корунд]] (Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>), [[Карбід кремнію|карборунд]] (SiC) і поступається лише [[алмаз]]у і [[Нітрид бору|кубічного нітриду бору]].

[[Напівпровідник]] {{math|''p''}}-типу; ширина забороненої зони {{nobr|1,64 еВ}} (вище за {{nobr|1870 К}}). [[Питомий опір|Питомий електричний опір]] при ~20 °C: 0,001…0,1 [[Ом]]·м.

Карбід бору є однією з хімічно найстійкіших речовин. На повітрі не окиснюється за температур до 600&nbsp;°C. Не розчиняється у воді, концентрованих [[Кислоти|кислотах]], зате руйнується киплячими розчинами [[Луги (хімія)|лугів]]. До 1250&nbsp;°C не взаємодіє з [[азот]]ом, [[фосфор]]ом і [[сірка|сіркою]]. Реагує з [[хлор]]ом при 1000&nbsp;°C з утворенням [[трихлорид бору|трихлористого бору]] і вуглецю.

Карбід бору за температури нижчої від 1,28 К стає [[Надпровідники|надпровідником]].

Утворює гомогенні суміші при формульному складі від B<sub>4</sub>C до B<sub>6.5</sub>C.

Усі властивості карбіду бору є структурно-чутливими і залежать від пористості, форми і розміру зерен, їх орієнтації, кількості та виду домішок та їх розподілу в об'ємі{{sfn|Кислый П. С. и др.|1988|с=9}}.

== Застосування ==
Карбід бору застосовується для виготовлення [[шліфування|шліфувальних]] [[абразив]]них матеріалів, хімічного посуду, захисних пластин для [[бронежилет]]ів, в електроніці і ядерній промисловості (карбід бору, збагачений ізотопом [[Бор-10|<sup>10</sup>B]], як поглиначем нейтронів).

Карбід бору широко застосовується як складова частина сумішей для дифузійного борування сталей, тугоплавких металів, а також як основний компонент наплавних сумішей для створення зносостійких поверхонь на деталях металургійного устаткування та деталях сільськогосподарських машин{{sfn| Кислый П. С. и др.|1988|с=8}}. Також поширення набуло виготовлення з карбіду бору [[сопло|сопел]] [[Піскоструменеве обдування|піскоструменевих машин]]<ref>[http://chemstat.com.ru/publication/karbid-bora-i-sfera-ego-primeneniya Карбид бора и сфера его применения] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20190908174246/http://chemstat.com.ru/publication/karbid-bora-i-sfera-ego-primeneniya |date=8 вересня 2019 }} // «Статистика в аналитической химии».</ref>. Вироби з карбіду бору отримують методом гарячого пресування при температурі {{nobr|2000…2450 °C}} і тиску {{nobr|20…35 МПа}}.

== Інші карбіди бору ==
До карбідів бору належить також сполука B<sub>13</sub>C<sub>2</sub>. Це чорні кристали з ромбоедричною ґраткою. {{math|''Т''<sub>пл</sub>}} = 2460&nbsp;°C, густина 2,46 г/см³. Є напівпровідником {{math|''n''}}-типу.

== Примітки ==
{{reflist|2}}

== Джерела ==
* {{книга|автор= Кислый П. С., Кузенкова М. А., Боднарук Н. И., Грабчук Б. Л.|заголовок= Карбид бора|місце=К.|видавництво=Наукова думка|рік=1988|сторінок=216|isbn=5-12-009361-2|ref=Кислый П. С. и др.}}
* ''Пилянкевич А.&nbsp;Н.'' Бора карбиды // Химическая энциклопедия: в 5 т. / И.&nbsp;Л.&nbsp;Кнунянц (гл. ред.).&nbsp;— М.: Советская энциклопедия, 1988.&nbsp;— Т. 1: А—Дарзана.&nbsp;— С. 300.&nbsp;— 623 с.&nbsp;— ISBN 5-85270-008-8.

{{Сполуки бору}}

[[Категорія:Сполуки бору]]
[[Категорія:Карбіди]]