बोरान नाइट्राइड (BN): संरचना, गुण, उत्पादन, उपयोग - शारीरिक - 2025

बोरान नाइट्राइड एक अकार्बनिक ठोस एक बोरान परमाणु (बी) एक नाइट्रोजन परमाणु (एन) के साथ के मिलन से बनते है। इसका रासायनिक सूत्र बीएन है। यह एक सफेद ठोस है जो उच्च तापमान के लिए प्रतिरोधी है और गर्मी का एक अच्छा कंडक्टर है। इसका उपयोग, उदाहरण के लिए, प्रयोगशाला क्रूसिबल बनाने के लिए किया जाता है।

बोरान नाइट्राइड (बीएन) कई एसिड के लिए प्रतिरोधी है, हालांकि, हाइड्रोफ्लोरिक एसिड और पिघले हुए आधारों द्वारा हमला करने के लिए इसकी एक निश्चित कमजोरी है। यह बिजली का एक अच्छा इन्सुलेटर है।

बोरान नाइट्राइड की संरचना (बीएन)। Akeramop। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

यह विभिन्न क्रिस्टलीय संरचनाओं में प्राप्त किया जाता है, जिनमें से सबसे महत्वपूर्ण हेक्सागोनल और क्यूबिक हैं। हेक्सागोनल संरचना ग्रेफाइट जैसा दिखता है और फिसलन है, यही कारण है कि इसका उपयोग स्नेहक के रूप में किया जाता है।

क्यूबिक संरचना हीरे के रूप में लगभग कठिन है और इसका उपयोग काटने के उपकरण बनाने और अन्य सामग्रियों की कठोरता को सुधारने के लिए किया जाता है।

बोरान नाइट्राइड नैनोट्यूब नामक सूक्ष्म (बेहद पतली) ट्यूब बना सकता है, जिसमें चिकित्सा अनुप्रयोग होते हैं, जैसे शरीर के भीतर परिवहन और कैंसर ट्यूमर के खिलाफ दवाओं को जारी करना।

संरचना

बोरॉन नाइट्राइड (बीएन) एक यौगिक है जहां बोरान और नाइट्रोजन परमाणु सहसंयोजी रूप से एक ट्रिपल बंधन के साथ बंधे होते हैं।

एक पृथक बोरॉन नाइट्राइड अणु में एक बोरान परमाणु और एक नाइट्रोजन परमाणु एक ट्रिपल बंधन में शामिल होता है। बेंजाह-bmm27। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

ठोस चरण में, बीएन 6-सदस्यीय छल्ले के रूप में बराबर संख्या में बोरान और नाइट्रोजन परमाणुओं से बना होता है।

बीएन रिंग की प्रतिध्वनि संरचनाएं। लेखक: टीची स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

बीएन चार क्रिस्टलीय रूपों में मौजूद है: हेक्सागोनल (एच-बीएन) ग्रेफाइट के समान, क्यूबिक (सी-बीएन) हीरे के समान, rhombohedral (r-BN), और wurtzite (w-BN)।

एच-बीएन की संरचना ग्रेफाइट के समान है, अर्थात्, इसमें हेक्सागोनल रिंग्स के विमान हैं, जिसमें बारी-बारी से बोरान और नाइट्रोजन परमाणु हैं।

हेक्सागोनल बोरान नाइट्राइड के अलग विमानों के रूप में संरचना। बेंजाह-bmm27। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

एच-बीएन के विमानों के बीच एक बड़ी दूरी है जो बताती है कि वे केवल वैन डेर वाल्स बलों में शामिल हो गए हैं, जो आकर्षण के बहुत कमजोर बल हैं और विमान आसानी से एक-दूसरे पर स्लाइड कर सकते हैं।

इस कारण से, एच-बीएन स्पर्श करने के लिए मलाईदार है।

क्यूबिक बीएन सी-बीएन की संरचना हीरे के समान है।

घन बोरान नाइट्राइड (बाएं) और हेक्सागोनल (दाएं) के बीच तुलना। से: बेनुत्ज़र: ओडबॉल, क्रिस ris द्वारा वेक्टर संस्करण। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

शब्दावली

बोरान नाइट्राइड

गुण

भौतिक अवस्था

स्पर्श करने के लिए चिकना सफेद ठोस या फिसलन।

आणविक वजन

24.82 ग्राम / मोल

गलनांक

लगभग 3000.C पर प्रस्तुत होता है।

घनत्व

हेक्स बीएन = 2.25 ग्राम / सेमी ³

घन बीएन = 3.47 ग्राम / सेमी ³

घुलनशीलता

गर्म शराब में थोड़ा घुलनशील।

रासायनिक गुण

नाइट्रोजन और बोरॉन (ट्रिपल बॉन्ड) के बीच मजबूत बंधन के कारण, बोरॉन नाइट्राइड में रासायनिक हमले के लिए एक उच्च प्रतिरोध है और बहुत स्थिर है।

यह हाइड्रोक्लोरिक एसिड एचसीएल, नाइट्रिक एसिड एचएनओ ₃ और सल्फ्यूरिक एसिड एच ₁ एसओ ₄ जैसे एसिड में अघुलनशील है । लेकिन यह लिथियम हाइड्रॉक्साइड LiOH, पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड KOH और सोडियम हाइड्रॉक्साइड NaOH जैसे पिघले हुए आधारों में घुलनशील है।

यह अधिकांश धातुओं, चश्मे या लवण के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है। कभी-कभी यह फॉस्फोरिक एसिड एच ₃ पीओ _{4 के} साथ प्रतिक्रिया करता है । यह उच्च तापमान पर ऑक्सीकरण का विरोध कर सकता है। बीएन हवा में स्थिर है, लेकिन धीरे-धीरे पानी से हाइड्रोलाइज्ड है।

बीएन पर फ्लोरीन गैस एफ ₂ और हाइड्रोफ्लोरिक एसिड एचएफ द्वारा हमला किया जाता है ।

अन्य भौतिक गुण

इसमें उच्च तापीय चालकता, उच्च तापीय स्थिरता और उच्च विद्युत प्रतिरोधकता है, अर्थात यह बिजली का एक अच्छा इन्सुलेटर है। यह एक उच्च सतह क्षेत्र है।

एच-बीएन (हेक्सागोनल बीएन) ग्रेफाइट के समान स्पर्श का एक ठोस ठोस है।

ऊँचे तापमान पर h-BN को गर्म करने और दबाव देने पर यह घन रूप c-BN में परिवर्तित हो जाता है जो अत्यंत कठिन है। कुछ स्रोतों के अनुसार यह हीरे को खरोंचने में सक्षम है।

बीएन-आधारित सामग्री में अकार्बनिक संदूषकों (जैसे भारी धातु आयनों) और कार्बनिक संदूषक (जैसे रंजक और दवा के अणुओं) को अवशोषित करने की क्षमता है।

सोरिशन का मतलब है कि आप उनके साथ बातचीत करते हैं और उन्हें सोख सकते हैं या अवशोषित कर सकते हैं।

प्राप्त

एच-बीएन पाउडर अमोनिया एनएच _{3 के} साथ या यूरिया एनएच ₂ (सीओ) एनएच ₂ के साथ एक नाइट्रोजन वायुमंडल एन _{2 के} साथ बोरान ट्राइऑक्साइड बी ₂ ओ ₃ या बोरिक एसिड एच ₃ बीओ ₃ प्रतिक्रिया करके तैयार किया जाता है ।

साथ ही बीएन को बहुत अधिक तापमान पर अमोनिया के साथ बोरान प्रतिक्रिया करके प्राप्त किया जा सकता है।

इसे तैयार करने का एक अन्य तरीका डिबोराने बी ₂ एच ₆ और एनएच ₃ अमोनिया एक अक्रिय गैस और उच्च तापमान (600-1080 डिग्री सेल्सियस) का उपयोग कर है:

बी ₂ एच ₆ + 2 एनएच ₃ → 2 बीएन + 6 एच ₂

अनुप्रयोग

एच-बीएन (हेक्सागोनल बोरॉन नाइट्राइड) में इसके गुणों के आधार पर कई महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं:

-एक ठोस स्नेहक के रूप में

-जैसे सौंदर्य प्रसाधन के लिए योग्‍य

-उच्च तापमान विद्युत इन्सुलेटर में

-सुविधाओं और प्रतिक्रिया वाहिकाओं में

-सांचे और वाष्पीकरण वाहिकाओं में

हाइड्रोजन भंडारण के लिए

-प्रत्यक्ष में

सीवेज से प्रदूषक के रूप में adsorb

हीरे के उपयोग के लगभग बराबर इसकी कठोरता के लिए क्यूबिक बोरान नाइट्राइड (सी-बीएन) का उपयोग किया जाता है:

मशीनिंग में कठिन लौह सामग्री जैसे हार्ड मिश्र धातु स्टील, कच्चा लोहा और टूल स्टील्स के लिए उपकरण काटना

-उपकरण में सुधार के लिए कठोरता और अन्य कठोर सामग्री जैसे पहनने के उपकरण के लिए कुछ चीनी मिट्टी की चीज़ें पहनने का प्रतिरोध।

कुछ काटने के उपकरण में वृद्धि हुई कठोरता को प्रदर्शित करने के लिए बोरान नाइट्राइड हो सकता है। लेखक: माइकल श्वार्जनबर्गर स्रोत: पिक्साबे

- बीएन पतली फिल्मों का उपयोग

वे अर्धचालक उपकरणों की तकनीक में बहुत उपयोगी हैं, जो इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के घटक हैं। वे उदाहरण के लिए सेवा करते हैं:

-तो फ्लैट डायोड बनाने के लिए; डायोड ऐसे उपकरण हैं जो बिजली को केवल एक दिशा में प्रसारित करने की अनुमति देते हैं

धातु-इन्सुलेटर-सेमीकंडक्टर मेमोरी डायोड में, जैसे कि अल-बीएन- सीओ ₂ -Si

एक वोल्टेज सीमक के रूप में एकीकृत सर्किट में

-कुछ सामग्रियों की कठोरता में वृद्धि

-कुछ सामग्रियों को ऑक्सीकरण से बचाते हैं

-कई प्रकार के उपकरणों की रासायनिक स्थिरता और विद्युत इन्सुलेशन में वृद्धि

-पतली फिल्म कैपेसिटर में

कुछ डायोड और कैपेसिटर में बोरॉन नाइट्राइड हो सकता है। लेखक: सिनिसा मारिक स्रोत: पिक्साबे

- बीएन नैनोट्यूब का उपयोग

नैनोट्यूब ऐसी संरचनाएं हैं जो आणविक स्तर पर नलिकाओं के आकार की होती हैं। वे ट्यूब हैं जो इतने छोटे हैं कि उन्हें केवल विशेष सूक्ष्मदर्शी के साथ देखा जा सकता है।

बीएन नैनोट्यूब की कुछ विशेषताएं इस प्रकार हैं:

-उनमें एक उच्च हाइड्रोफोबिसिटी है, अर्थात, वे पानी को पीछे हटाते हैं

वे ऑक्सीकरण और गर्मी के लिए उच्च प्रतिरोध है (वे 1000 डिग्री सेल्सियस तक ऑक्सीकरण का विरोध कर सकते हैं)

एक उच्च हाइड्रोजन भंडारण क्षमता को रोकें

-अशोर्ब विकिरण

-वे बिजली के बहुत अच्छे इंसुलेटर हैं

वे एक उच्च तापीय चालकता है

-उच्च तापमान पर ऑक्सीकरण के लिए उत्कृष्ट प्रतिरोध का मतलब है कि उनका उपयोग सतहों के ऑक्सीकरण स्थिरता को बढ़ाने के लिए किया जा सकता है।

-उनकी हाइड्रोफोबिसिटी के कारण, उनका उपयोग सुपर हाइड्रोफोबिक सतहों को तैयार करने के लिए किया जा सकता है, अर्थात्, उनके पास पानी के लिए कोई आत्मीयता नहीं है और पानी उन्हें घुसना नहीं करता है।

-बीएन नैनोट्यूब कुछ सामग्रियों के गुणों में सुधार करते हैं, उदाहरण के लिए, कांच की फ्रैक्चर के लिए कठोरता और प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए इसका उपयोग किया गया है।

बोरान नाइट्राइड नैनोट्यूब एक माइक्रोस्कोप के तहत मनाया गया। क्यूं सु किम एट अल। । स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

चिकित्सा अनुप्रयोगों में

बीएन नैनोट्यूब को डॉक्सोरूबिसिन जैसी कैंसर दवाओं के वाहक के रूप में परीक्षण किया गया है। इन सामग्रियों के साथ कुछ रचनाओं ने कहा कि दवा के साथ कीमोथेरेपी की दक्षता में वृद्धि हुई है।

कई अनुभवों में, बीएन नैनोट्यूब को नई दवाओं के परिवहन और उन्हें ठीक से जारी करने की क्षमता दिखाई गई है।

पॉलिमर बायोमैटिरियल्स में बीएन नैनोट्यूब के उपयोग की जांच उनकी कठोरता, गिरावट की गति और स्थायित्व को बढ़ाने के लिए की गई है। ये ऐसी सामग्रियां हैं जो ऑर्थोपेडिक प्रत्यारोपण में उदाहरण के लिए उपयोग की जाती हैं।

सेंसर के रूप में

बीएन नैनोट्यूब का उपयोग नमी का पता लगाने, कार्बन डाइऑक्साइड सीओ ₂ और नैदानिक ​​निदान के लिए उपन्यास उपकरणों के निर्माण के लिए किया गया है । इन सेंसरों ने तेजी से प्रतिक्रिया और कम वसूली समय का प्रदर्शन किया है।

बीएन सामग्री की संभावित विषाक्तता

बीएन नैनोट्यूब के संभावित विषाक्त प्रभावों के बारे में कुछ चिंता है। उनकी साइटोटॉक्सिसिटी के बारे में कोई स्पष्ट सहमति नहीं है, क्योंकि कुछ अध्ययनों से संकेत मिलता है कि वे कोशिकाओं के लिए विषाक्त हैं, जबकि अन्य विपरीत संकेत देते हैं।

यह पानी में इसकी हाइड्रोफोबिसिटी या इनसोलुबिलिटी के कारण होता है, क्योंकि इससे जैविक पदार्थों पर अध्ययन करना मुश्किल हो जाता है।

कुछ शोधकर्ताओं ने बीएन नैनोट्यूब की सतह को अन्य यौगिकों के साथ लेपित किया है जो पानी में उनकी घुलनशीलता के पक्ष में हैं, लेकिन इससे अनुभवों में अधिक अनिश्चितता आई है।

हालांकि अधिकांश अध्ययनों से संकेत मिलता है कि इसकी विषाक्तता का स्तर कम है, यह अनुमान है कि अधिक सटीक जांच की जानी चाहिए।

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