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氮化硼氮化硼（BN）是一种由相同数量的氮原子和硼原子组成的双化合物，因此它的实验式是BN。
氮化硼和碳是等电子的，并和碳一样，氮化硼是多形的：其中一形体类似于钻石而另一个则类似于石墨。
类似于钻石的形体是现时所知的几乎最硬的物质，即立方氮化硼；类似于石墨的形体是一种十分实用的润滑剂，即六方氮化硼。
一.六方氮化硼1.1简介形态相似于石墨的氮化硼，也称六方氮化硼、h-BN、α-BN或g-BN （graphitic BN），有时也称“白石墨”，它是最普遍使用的氮化硼形态。
和石墨相似，六方形态是由许多片六边形组成。
这些薄片层与层之间的相关结构（registry）不同，但是从石墨的排列模式中看出，这是由于硼原子在氮原子上面使氮化硼的原子变成椭圆的。
如此结构反映出硼—氮链的极性。
氮化硼中较低的共价性质，使它成为导电性相对于石墨较低的半金属，电在它六边形薄片中pi-链的网络中流通。
六方氮化硼的缺乏颜色，显示较低的电子离域性，表示其能隙较大。
六方氮化硼在极低和极高（900℃）的温度甚至是氧气下都是一种很好的润滑剂，它在石墨的导电性和与其它物质的化学反应造成困难时特别有用。
由于它的润滑机理并不涉及到层面之间的水分子，氮化硼润滑剂还可以在真空下使用，如在太空作业时。
六方氮化硼在空气中高达1000℃、真空中1400℃和在惰性气体中2800℃都仍然稳定，也是其中一种导热性最好的绝缘体。
它对多数物质都不产生化学反应，也不被许多融化物质所沾湿（如：铝、铜、锌、铁和钢、铬、硅、硼、冰晶石、玻璃和卤化盐）。
1.2制备工艺：①国内传统的合成方法是无水硼砂与氯化铵或尿素等混合后，1000℃下在管式炉中于氨气保护下反应，再经水洗、酸洗得到氮化硼产品。
Na2B4O7+2NH4Cl+NH3=4BN+2NaCl+7H2O②使用无水硼砂和三聚氰胺作为硼源及氮源进行反应，制得氮化硼，其反应式为：此方法与上述方法合成出的产品有所不同，其合成出的六方结晶形态不完整，有些外国厂商认为此方法合成出的氮化硼为六方乱层结构（hexagonal turbostratic crystals），也简称为t-BN，由于该种氮化硼的结晶在低温下不完整，当在高温（1600-2000℃）下，其结晶反而会生长的较大且完整，因此该方法生产出的产品如经过高温精制工序，会生成3-5微米的较大结晶。
b4c碳化硼的结构B4C碳化硼的结构碳化硼（B4C）是一种重要的陶瓷材料，具有优异的物理和化学性能。
它由硼和碳两种元素组成，形成了独特的结构。
下面将介绍B4C碳化硼的结构特点以及相关的性质和应用。
1. 结构特点B4C碳化硼的结构是由硼原子和碳原子交替排列而成的。
其晶体结构属于六方晶系，具有类似石墨的层状结构。
每个层中，硼原子和碳原子呈等距离排列，形成了硼碳链。
相邻层之间通过共面的碳原子形成键连接。
这种层状结构使得B4C具有较高的硬度和热导率。
2. 物理性质B4C碳化硼具有极高的硬度，接近于金刚石。
这使得它在磨削和切割工具中得到广泛应用。
此外，B4C还具有较低的密度和良好的热导率，使得它成为高性能散热材料的理想选择。
另外，B4C还具有较高的熔点和热稳定性，能够在高温环境下保持稳定的性能。
3. 化学性质B4C碳化硼具有较高的化学稳定性，能够在大多数非氧化性环境下长时间稳定存在。
它对酸、碱和大部分溶剂都具有很好的抗腐蚀性。
然而，在氧化性环境下，B4C会发生氧化反应，形成BO2和CO2等产物。
因此，在高温和氧化性环境中使用B4C时需要注意其氧化性。
4. 应用领域B4C碳化硼由于其优异的性能在多个领域得到广泛应用。
首先，由于其高硬度和磨削性能，B4C被广泛用于制作磨料和磨具，如砂轮和切削刀具等。
其次，B4C的高热导率使其成为散热材料的理想选择，广泛应用于电子器件、太阳能电池和高功率激光器等领域。
此外，B4C还可以用于核工业中的辐射防护材料和中子吸收材料等。
总结：B4C碳化硼的结构特点决定了其优异的物理和化学性能。
其层状结构使其具有高硬度、良好的热导率和化学稳定性。
这些特点使得B4C在磨削工具、散热材料和辐射防护材料等领域具有广泛的应用前景。
随着科学技术的不断发展，B4C碳化硼在更多领域的应用将会得到拓展，并为人类带来更多的福利。
碳化硼的结构
碳化硼是一种由碳和硼元素组成的化合物，其化学式为B4C。
它是一种非常硬的材料，具有高熔点和高硬度，因此被广泛应用于制造陶瓷、磨料和防弹材料等领域。
碳化硼的结构是由硼原子和碳原子交替排列而成的，形成了一种类似于石墨的层状结构。
在碳化硼的结构中，硼原子和碳原子交替排列形成了一系列六元环和五元环。
这种结构类似于石墨的层状结构，但是硼原子和碳原子的比例不同，因此碳化硼的结构比石墨更加复杂。
在碳化硼的结构中，硼原子和碳原子之间的键结合方式也不同于石墨，硼原子和碳原子之间的键是共价键，而不是石墨中的杂化键。
碳化硼的结构中还存在着一些空隙，这些空隙可以被其他原子或分子占据。
这些空隙的存在使得碳化硼具有一些特殊的性质，例如高温稳定性和高硬度。
此外，碳化硼的结构中还存在着一些缺陷，这些缺陷可以影响其性质和应用。
因此，研究碳化硼的结构和缺陷对于理解其性质和应用具有重要意义。
碳化硼的结构是由硼原子和碳原子交替排列而成的，形成了一种类似于石墨的层状结构。
这种结构具有一些特殊的性质，例如高温稳定性和高硬度，因此被广泛应用于制造陶瓷、磨料和防弹材料等领域。
研究碳化硼的结构和缺陷对于理解其性质和应用具有重要意义。
碳化硼反应机理
碳化硼是一种广泛应用于高科技领域的陶瓷材料，其性质具有高温稳定性、硬度高、耐磨性好等特点。
其制备一般采用碳和硼的高温反应，反应机理十分重要。
碳与硼的高温反应是一个复杂的过程，在不同的条件下会出现不同的反应机理。
在通常的情况下，碳与硼的反应可以分为两个主要的步骤：第一个是碳的部分氧化，第二个是氧化碳与硼的复合反应。
在碳质量分数较高的反应中，反应中碳代表了主要的还原剂。
在反应开始时，碳和硼会直接发生反应，生成不同的碳硼化合物，如B4C 和B13C2。
碳和硼之间的反应由于温度的升高而不断加剧，在高温条件下，碳和硼的反应产生了一种比B4C更加容易形成的新型碳硼化合物——B6C。
在碳含量较低的反应中，气态中的CO和H2会在高温下氧化为CO2和H2O，释放出大量的热能，这种反应被称为燃烧反应。
在此条件下，硼和氧化碳既可以形成B4C，也可以形成B13C2。
这两种化合物的生成取决于反应中碳和硼的摩尔比。
当碳含量较低时，B13C2比B4C更容易形成。
在较高的温度下，碳和硼的反应会被氧化剂影响。
在存在氧化剂的情况下，反应较快且生成较高含量的B4C。
大量的CO2和H2O也会被释放出来。
总之，碳化硼的反应机理是一个复杂的过程，不同的反应条件会导致不同的反应机理。
在制备之前对反应的机理和条件进行研究十分重要，有助于提高产品质量和效率。
碳硅硼14-1 通性一、碳、硅、硼的基本性质碳、硅、硼的基本性质性质碳硅硼元素符号原子序数原子量价电子构型常见氧化态共价半径/pm离子半径/pm M 4+M 3+第一电离能/(kJ/mol) 第一电子亲合能/(kJ/mol) 电负性(Pauling 标度)C612.012s22p 2+2 ，+477151086.5121.92.5Si1428.093s23p20 ，+411741786.6133.61.8B510.812s22p 10 ，+320800.726.732.0二、电子构型和成键特征碳在元素周期表中位于非金属性最强的卤素元素和金属性最强的碱金属之间。
它的价电子层结构为2s 2 2p2，在化学反应中它既不容易失去电子，也不容易得到电子，难以形成离子键，而是形成特有的共价键，它的最高共价数显然为 4 。
碳原子以sp 3 杂化，可以生成 4 个δ键，形成正四面体构型。
例如金刚石、甲烷CH4等；碳原子以sp 2 杂化，生成 3 个δ键， 1 个π键，平面三角形构型。
例如石墨、C2H4等；碳原子以sp 杂化，生成 2 个δ键、2 个π键，直线形构型。
例如CO 2、HCN 、C2H2等；碳原子以sp 杂化，生成 1 个δ键， 1 个π键，1 个配位π键和 1 对孤对电子对，直线型构型。
例如CO 。
碳原子不仅仅可以形成单键、双键和叁键，碳原子之间还可以形成长长的直链、环形链、支链等等。
纵横交错，变幻无穷，再配合上氢、氧、硫、磷、和金属原子，就构成了种类繁多的碳化合物。
硅通常以sp3杂化，生成4 个δ键，但由于其原子半径较大，不易形成π键，但可用3d 价轨道，以sp3d2 杂化形成配位数为 6 的δ键，如SiF62- 。
或与PO43-类似形成d-p π键，如SiO42-。
B 原子的价电子结构是2s22p1 ，它能提供成键的电子是2s 1 2p x1 2p y1，还有一个P 轨道是空的。
B 原子的价电子数少于价层轨道数，在成键时，价电子未被充满，所以 B 原子是缺电子原子，容易形成多中心键。
第四章碳·硅·硼周期系第14族元素碳（Carbon）、硅（Silicon）和第13族硼（Boron），它们均属于非金属元素。
碳是有机世界的主角；硅是无机世界的主角。
近半个世纪以来，对硼化学研究有了重大的突破，它几乎可以与碳化学媲美。
特别是在癌症治疗方面，利用10B同位素可以俘获中子，是一个值得重视的研究动向。
即让10B、11B的混合物集中在脑癌部分，然后用中子照射颅骨，这两种同位素在肿瘤部位发生核反应，便会产生辐射，於是从里向外杀死癌细胞。
因此，作为脑癌的一种化学疗法颇有前途。
配合本章教学的媒体为4.1 概述碳和硅位于IVA族，显然在性质上有一定的相似性，与硅原子相比较，由于碳原子的半径特别小，而电负性颇大，于是在性质上的差异悬殊。
尽管硼和硅不在同一族，然而它们在周期表中处于对角线位置，表现在化学性质上有许多相似之处。
4.1.1 元素的基本性质表4—1碳、硅、硼的一些基本性质4.1.2 成键特征碳的价电子层结构为2s22p2，硅为3s23p2，当它们形成化合物时如CCl4、SiCl4等，中心原子采取sp3杂化，有四个等价的sp3杂化轨道（即成键轨道），它们拥有四个价电子，因此，成键轨道数目等于其价电子数目，称为等电子原子。
硼的价电子层结构为2s22p1，它形成化合物时如BF3，中心原子采取sp2几何形状为四面体形，硼原子有四个sp3杂化轨道（成键轨道），但它仅仅只有三个价电子，凡是价电子数目小于成键轨道数目，称为缺电子原子。
譬如F3BL、L＝NH3、N（CH3）3、（CH3）2O等，均以四面体方向成键，F3BL中L的孤对电子给予硼原子上的空轨道，以配键结合。
由于硼具有缺电子原子的特性，导致硼原子与硼原子可以形成多中心键，硼酸的水溶液为一元酸。
当然，在元素周期中除了硼具有缺电子原子的特性，还有铝、铍等。
碳与硼都处于第二周期，在一般的化合物中，它们的最大配位数是4。
碳与硅虽然位于同一族，但是它们的成键特点差别较大。
第四节碳硅硼一．知识梳理1.碳硅硼的结构特征成键方式及其特点1·1 C与Si相似性与差异性(1)相似性：①皆不易形成+4价离子，而主要以共价键存在；②单质皆不活泼；③都能与H—AH4、Cl— ACl4、O—AO2；(2)差异性：①CH4极稳定，不与酸碱反应，而SiH4则被碱水解；②CCl4极稳定，而SiCl4极易水解；③CO2是气体（分子晶体），SiO2是熔点极高的固体（原子晶体）；④碳氢化物C n H2n+2中n几乎可以无限扩大，而Si n H2n+2中n最高为15；(3)差别的原因：①C第二周期，无可资利用的d轨道，最高配位数为4；而Si第三周期，有可资利用的d轨道，最高配位数为6；②Si-Si间形成共价键的倾向远不及C-C，此外C＝C、C≡C是司空见惯，而Si＝Si、Si≡Si实属罕见；③C与O成双键甚至叁键，而Si不能，因此CO2是小分子，而SiO2是巨型分子。
1·2 B与Si的相似性：B与Si处在对角线上，故有许多相似性。
①在自然界中，二者都是以含氧化合物存在；②二者在单质状态下都有半导体的性质；③B-O键和Si-O键都很稳定；④氢化物多种多样，都有挥发性，且可自燃（在空气中），并能水解；⑤卤化物均易水解；⑥H3BO3、H4SiO4都是弱酸，都能形成多酸盐，结构都很复杂⑦氧化物都能熔解金属氧化物，生成特殊颜色的盐2.碳硅硼的单质2·1 碳的同素异形体碳有三种同素异形体：金刚石、石墨、碳原子簇(富勒烯)。
(1)金刚石：金刚石是巨型共价分子，碳原子以sp3杂化轨道成键，形成空间网状结构，是原子晶体，属立方晶系面心立方晶体，C-C键能为345.6kJ.mol-1。
分子中无自由运动的电子，是绝缘体；(2)石墨：又称“黑铅”,碳原子以sp2杂化方式成键，形成层状结构，属于混合型晶体，层与层间以分子间力结合。
无定形碳和碳黑都是石墨微晶。
石墨软，能导电，属于导体，高熔点、高沸点，这些性质都与其独特的结构相关。
