येट्रियम बोराइड्स: Difference between revisions

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येट्रियम बोराइड्स
12008-32-1
Identifiers
3D model (JSmol)
ChemSpider
  • YB2: InChI=1S/B2.Y/c1-2;
    Key: YOSZWMPJVDQOCZ-UHFFFAOYSA-N
  • YB6: InChI=1S/6B.Y
    Key: LBQSRCUUAYSSDR-UHFFFAOYSA-N
  • YB2: [B][B].[Y]
  • YB6: [B].[B].[B].[B].[B].[B].[Y]
Properties
YB66/YB50/YB25/YB12/YB6/YB4
Molar mass 153.77
Appearance Gray-Black powder, Metallic
Density 2.52 g/cm3 --- YB66
2.72 g/cm3 --- YB50
3.02 g/cm3 --- YB25
3.44 g/cm3 --- YB12
3.67 g/cm3 --- YB6
4.32 g/cm3 --- YB4
Melting point 2,750–2,000[1] °C (4,980–3,630 °F; 3,020–2,270 K)
Insoluble
Structure
cubic, cP7
Pm3m, No. 221[2]
a = 0.41132 nm[2]
Hazards
NFPA 704 (fire diamond)
0
0
0
Flash point Non-flammable
Safety data sheet (SDS) External MSDS
Except where otherwise noted, data are given for materials in their standard state (at 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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येट्रियम बोराइड YB2, YB4, YB6, YB12, YB25, YB50 और YB66 जैसे येट्रियम और बोरॉन के विभिन्न अनुपातों से बनी क्रिस्टलीय सामग्री को संदर्भित करता है। इस प्रकार वह सभी भूरे रंग के, कठोर ठोस होते हैं जिनमें उच्च पिघलने का तापमान होता है। अतः सबसे सामान्यतः येट्रियम हेक्साबोराइड YB6 है यह 8.4 K के अपेक्षाकृत उच्च तापमान पर अतिचालकता प्रदर्शित करता है और LaB6 के समान इलेक्ट्रॉन कैथोड है। इसके अतिरिक्त और भी उल्लेखनीय येट्रियम बोराइड YB66 है इसमें बड़ी जाली स्थिरांक (2.344 एनएम), उच्च तापीय और यांत्रिक स्थिरता है और इसलिए इसे कम-ऊर्जा सिंक्रोटॉन विकिरण (1-2 keV) के लिए विवर्तन झंझरी के रूप में उपयोग किया जाता है।

YB2 (येट्रियम डाइबोराइड)

YB2 की संरचना



येट्रियम डाइबोराइड में एल्यूमीनियम डाइबोराइड और मैग्नीशियम डाइबोराइड के समान हेक्सागोनल क्रिस्टल संरचना होती है - यह महत्वपूर्ण अतिचालक सामग्री होती है अतः इसका पियर्सन प्रतीक hP3 है, अंतरिक्ष समूह P6/mmm (संख्या 191), a = 0.33041 nm, c = 0.38465 nm और परिकलित घनत्व 5.05 g/cm है। इस संरचना में बोरॉन परमाणु ग्रेफाइट जैसी चादरें बनाते हैं जिनके मध्य येट्रियम परमाणु होते हैं। इस प्रकार YB2 क्रिस्टल वायु में ताप को मध्यम करने के लिए अस्थिर होते हैं - वह 400 डिग्री सेल्सियस पर ऑक्सीकरण करना प्रारंभ करते हैं और 800 डिग्री सेल्सियस पर पूर्ण प्रकार से ऑक्सीकरण करते हैं।[3] अतः YB2 ~2100 डिग्री सेल्सियस पर पिघलता है।[4]


YB4 (येट्रियम टेट्राबोराइड)

YB4 की संरचना



YB4 में अंतरिक्ष समूह P4 mbm (संख्या 127) पियर्सन प्रतीक tP20, a = 0.711 nm, c = 0.4019 nm, परिकलित घनत्व 4.32 के साथ चतुष्कोणीय क्रिस्टल संरचना है। इस प्रकार कुछ सेंटीमीटर आकार के उच्च-गुणवत्ता वाले YB4 क्रिस्टल को एकाधिक-पास फ्लोटिंग ज़ोन विधि द्वारा उगाया जा सकता है।


YB6 (येट्रियम हेक्साबोराइड)

YB6 काला गंधहीन पाउडर है जिसका घनत्व 3.67 ग्राम/सेमी3 है इसमें अन्य हेक्साबोराइड्स (CaB6, LaB6 आदि इन्फोबॉक्स देखें)।[2] के समान चतुष्कोणीय क्रिस्टलीय संरचना है। इस प्रकार आकार में कुछ सेंटीमीटर के उच्च गुणवत्ता वाले YB6 क्रिस्टल को एकाधिक-पास फ्लोटिंग जोन विधि द्वारा उगाया जा सकता है।[5][6]YB6 8.4 K के अपेक्षाकृत उच्च संक्रमण तापमान (प्रारंभ) के साथ अतिचालक है।[6][7] [5]

YB12 (येट्रियम डोडेकाबोराइड)

YB12 क्रिस्टल में 3.44 ग्राम/सेमी3 के घनत्व के साथ घन संरचना होती है, पियर्सन प्रतीक cF52, अंतरिक्ष समूह Fm3m (संख्या 225), a = 0.7468 nm।[8] इसकी संरचनात्मक इकाई 12 क्यूबोक्टाहेड्रोन है। YB12 का डेबी तापमान ~ 1040 K है और यह 2.5 K से ऊपर के तापमान पर अतिचालक नहीं है।[9]

YB25

YB25 की क्रिस्टल संरचना. काले और हरे रंग के गोले क्रमशः Y और B परमाणुओं को दर्शाते हैं।[10]

सामान्यतः 25 और उससे अधिक के बी/वाई अनुपात के साथ येट्रियम बोराइड्स की संरचना में B12 आईकोसाहेड्रा का नेटवर्क होता है। YB25 का बोरॉन ढांचा आईकोसाहेड्रॉन-आधारित बोराइड्स में सबसे सरल है - इसमें केवल विशेष प्रकार का आईकोसाहेड्रा और ब्रिजिंग बोरॉन साइट सम्मिलित है। ब्रिजिंग बोरॉन साइट चार बोरॉन परमाणुओं द्वारा चतुष्फलकीय रूप से समन्वित है। वह परमाणु काउंटर ब्रिज साइट में बोरॉन परमाणु हैं और तीन B12 इकोसाहेड्रा में से तीन भूमध्यरेखीय बोरॉन परमाणु हैं। येट्रियम साइटों में सीए का आंशिक अधिवास है। 60-70%, और YB25 सूत्र केवल औसत परमाणु अनुपात [बी] / [वाई] = 25 को दर्शाता है। इस प्रकार दोनों वाई परमाणु और B12 दोनों इकोसाहेड्रा एक्स-अक्ष के साथ ज़िगज़ैग बनाते हैं। ब्रिजिंग बोरॉन परमाणु तीन इकोसाहेड्रा के तीन भूमध्यरेखीय बोरॉन परमाणुओं को जोड़ते हैं और वह इकोसाहेड्रा (101) क्रिस्टल प्लेन (चित्र में xz प्लेन) के समानांतर नेटवर्क बनाते हैं। ब्रिजिंग बोरॉन और विषुवतीय बोरॉन परमाणुओं के मध्य की बॉन्डिंग दूरी 0.1755 एनएम है जो मजबूत सहसंयोजक बी-बी बॉन्ड (बॉन्ड की लंबाई 0.17–0.18 एनएम) के लिए विशिष्ट है। इस प्रकार ब्रिजिंग बोरॉन परमाणु व्यक्तिगत नेटवर्क विमानों को मजबूत करते हैं। दूसरी ओर, ब्रिज (0.2041 एनएम) के अंदर बोरॉन परमाणुओं के मध्य की बड़ी दूरी कमजोर अंतःक्रिया को प्रकट करती है और इस प्रकार ब्रिजिंग साइट्स नेटवर्क विमानों के मध्य बंधन में बहुत कम योगदान देती हैं।[10][11]

YB25 क्रिस्टल को येट्रिया (Y2O3) और बोरॉन पाउडर को ~1700 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करके उगाया जा सकता है। YB25 चरण 1850 डिग्री सेल्सियस तक स्थिर है। इस तापमान से ऊपर यह बिना पिघले YB12 और YB66 में विघटित हो जाता है। इससे मेल्ट ग्रोथ विधि द्वारा YB25 के क्रिस्टल को उगाने में कठिनाई हो जाती है।[10]







YB50

सामान्यतः YB50 अंतरिक्ष समूह P21212 (संख्या 18), a = 1.66251 nm, b = 1.76198 nm, c = 0.94797 nm के साथ क्रिस्टल में ऑर्थोरोम्बिक संरचना होती है। इस प्रकार उन्हें येट्रिया (Y2O3) और बोरॉन पाउडर की संपीड़ित गोली को ~ 1700 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करके उगाया जा सकता है। इस तापमान से ऊपर YB50 बिना पिघले YB12 और YB66 में विघटित हो जाता है। इससे मेल्ट ग्रोथ विधि द्वारा YB50 के सिंगल क्रिस्टल को उगाने में कठिनाई हो जाती है। इस प्रकार Tb से Lu तक दुर्लभ मृदा तत्व भी M50 रूप में क्रिस्टलीकृत हो सकते हैं।






YB66

YB66 के दो एकल क्रिस्टल (100) उन्मुख बीजों का उपयोग करके क्षेत्र का पिघलना विधि द्वारा उगाया जाता है। शीर्ष क्रिस्टल में, बीज (काली रेखा से बाईं ओर) का व्यास क्रिस्टल के समान होता है। नीचे के क्रिस्टल (कटा हुआ) में, बीजअधिक पतला होता है और दाईं ओर होता है
(a) तेरह-आइकोसैहेड्रॉन इकाई (B12)12B12 (सुपरिकोसैहेड्रॉन), और (b) B80 संरचना की YB66 समूह इकाई होती है। पैनल (बी) में अत्यधिक बंधन इसलिए है क्योंकि यह मानता है कि सभी साइटों पर कब्जा है, जबकि बोरॉन परमाणुओं की कुल संख्या केवल 42 है।[12]
YB66 का बोरॉन ढांचा z- अक्ष के साथ देखा गया है।[13]
बांया:YB66 का योजनाबद्ध रूप से तैयार किया गया बोरॉन ढांचा होता है। हल्के हरे रंग के गोले बोरॉन सुपरिकोसाहेड्रा दिखाते हैं और उनके सापेक्ष झुकाव तीरों द्वारा दर्शाए जाते हैं। गहरे हरे रंग के गोले B80 समूहों के अनुरूप हैं। दाएँ: YB66 में Y साइटों (गुलाबी गोले) की जोड़ी होती है। हल्के हरे रंग के गोले बोरॉन सुपरिकोसैहेड्रोन दिखाते हैं और गहरे हरे रंग के गोले B80 समूहों के अनुरूप होते हैं।

YB66 को सन्न 1960 में खोजा गया था[14] और इसकी संरचना को सन्न 1969 में हल किया गया था।[13] अंतरिक्ष समूह Fm3c (संख्या 226), पियर्सन प्रतीक cF1936 और जाली स्थिरांक a = 2.3440(6) nm के साथ संरचना फेस-सेंटर्ड क्यूबिक है। 13 बोरॉन साइट्स B1-B13 और येट्रियम साइट हैं। B1 साइट्स B12 आईकोसाहेड्रॉन बनाती हैं और B2–B9 साइट्स और आईकोसाहेड्रॉन बनाते हैं। यह आईकोसाहेड्रा तेरह-आइकोसाहेड्रॉन इकाई (B12)12B12 में व्यवस्थित होते हैं जिसे सुपरिकोसैहेड्रॉन कहा जाता है। B1 साइट परमाणुओं द्वारा गठित आईकोसाहेड्रॉन सुपरिकोसाहेड्रॉन के केंद्र में स्थित है। सुपरिकोसैहेड्रोन YB66 के बोरॉन ढांचे की बुनियादी इकाइयों में से है। सुपरिकोसाहेड्रा दो प्रकार के होते हैं: पहला क्यूबिक फेस केंद्रों पर कब्जा कर लेता है और दूसरा जो 90° से घूर्णन करता है कोशिका के केंद्र में और कोशिका के किनारों पर स्थित होता है। इस प्रकार, इकाई सेल में आठ सुपरिकोसाहेड्रा (1248 बोरॉन परमाणु) होते हैं।[12]

YB66 की अन्य संरचना इकाई B10 से B13 साइटों द्वारा गठित 80 बोरॉन साइटों का B80 समूह है।[12] उन सभी 80 साइटों पर आंशिक रूप से कब्जा है और कुल मिलाकर केवल ca. 42 बोरॉन परमाणु B80 समूह इकाई सेल के ऑक्टेंट के बॉडी सेंटर पर स्थित है, अर्थात् 8a स्थिति (1/4, 1/4, 1/4) पर इस प्रकार, प्रति इकाई सेल आठ ऐसे समूह (336 बोरॉन परमाणु) हैं। दो स्वतंत्र संरचना विश्लेषण [12][13] उसी निष्कर्ष पर पहुंचे कि इकाई सेल में बोरॉन परमाणुओं की कुल संख्या 1584 है। YB66 की बोरॉन फ्रेमवर्क संरचना को दाईं ओर की आकृति में दिखाया गया है। इसके अनुसार योजनाबद्ध आरेखण सुपरिकोसाहेड्रा के सापेक्ष झुकाव को इंगित करता है और B80 समूहों को क्रमशः हल्के हरे और गहरे हरे रंग के गोले द्वारा दर्शाया गया है जो इकाई सेल की शीर्ष सतह पर सुपरिकोसाहेड्रा के सापेक्ष झुकाव तीरों द्वारा इंगित किए जाते हैं। इस प्रकार इकाई सेल में YB62 के लिए 48 येट्रियम साइट्स (0.0563, 1/4, 1/4) हैं।[12] इकाई सेल में 24 Y परमाणुओं और YB66 की रासायनिक संरचना में Y साइट के अधिभोग को 0.5 परिणाम पर स्थिर करना 0.5 के इस अधिभोग का अर्थ है कि येट्रियम जोड़ी में हमेशा रिक्त स्थानों के साथ Y परमाणु होता है।[13]

YB66 का घनत्व 2.52 ग्राम/सेमी3, निम्न तापीय चालकता 0.02 W/(cm·K), लोचदार स्थिरांक c11 = 3.8×109 और c44 = 1.6×109 न्यूटन/मी2 और डेबी तापमान 1300 K है।[15] सभी येट्रियम बोराइड्स के रूप में YB66 कठोर पदार्थ है और 26 GPa की नूप कठोरता प्रदर्शित करती है।[16] कुछ सेंटीमीटर आकार के उच्च गुणवत्ता वाले YB66 क्रिस्टल को बहु-पास फ़्लोटिंग ज़ोन विधि द्वारा उगाए जा सकते हैं और एक्स-रे मोनोक्रोमेटर्स के रूप में उपयोग किए जा सकते हैं।[17]

सामान्यतः YB66 की बड़ी इकाई कोशिका के परिणामस्वरूप 2.344 एनएम के बड़े जाली स्थिरांक होते है।[15] इस प्रकार उच्च तापीय और यांत्रिक स्थिरता के साथ इस संपत्ति के परिणामस्वरूप कम ऊर्जा विकिरण (1-2 keV) के लिए एक्स-रे मोनोक्रोमेटर्स के फैलाने वाले तत्वों के रूप में YB66 का अनुप्रयोग हुआ था।[18][19]






यह भी देखें

  • बोरोन युक्त धातु बोराइड्स की क्रिस्टल संरचना

संदर्भ

  1. ↑ Benenson, Walter; Harris, John W.; Stöcker, Horst; Lutz, Holger (13 January 2006). Handbook of Physics. Springer Science & Business Media. p. 785. ISBN 978-0-387-95269-7.
  2. ↑ 2.0 2.1 2.2 Blum, P.; Bertaut, F. (1954). "Contribution à l'étude des borures à teneur élevée en bore". Acta Crystallographica. 7: 81–86. doi:10.1107/S0365110X54000151.
  3. ↑ Song, Y; Zhang, Shuyu; Wu, Xing (2001). "Oxidation and electronic-specific heat of YB2". Journal of Alloys and Compounds. 322 (1–2): L14–L16. doi:10.1016/S0925-8388(01)01213-0.
  4. ↑ Hein, Hiltrud; Koeppel, Claus; Vetter, Ursula; Warkentin, Eberhard (29 June 2013). Sc, Y, La-Lu. Rare Earth Elements: Compounds with Boron. Springer Science & Business Media. p. 130. ISBN 978-3-662-07503-6.
  5. ↑ 5.0 5.1 Otani, S; Korsukova, M.M.; Mitsuhashi, T.; Kieda, N. (2000). "Floating zone growth and high-temperature hardness of YB4 and YB6 single crystals". Journal of Crystal Growth. 217 (4): 378. Bibcode:2000JCrGr.217..378O. doi:10.1016/S0022-0248(00)00513-3.
  6. ↑ 6.0 6.1 Fisk, Z.; Schmidt, P.H.; Longinotti, L.D. (1976). "Growth of YB6 single crystals". Mater. Res. Bull. 11 (8): 1019. doi:10.1016/0025-5408(76)90179-3.
  7. ↑ Szabó, Pavol; Kačmarčík, Jozef; Samuely, Peter; Girovský, Ján; Gabáni, Slavomir; Flachbart, Karol; Mori, Takao (2007). "Superconducting energy gap of YB6 studied by point-contact spectroscopy". Physica C. 460–462: 626. Bibcode:2007PhyC..460..626S. doi:10.1016/j.physc.2007.04.135.
  8. ↑ Harima, H; Yanase, A.; Kasuya, T. (1985). "Energy bandstructure of YB12 and LuB12". Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 47–48: 567–569. Bibcode:1985JMMM...47..567H. doi:10.1016/0304-8853(85)90496-2.
  9. ↑ Czopnik, A; Shitsevalova, N; Pluzhnikov, V; Krivchikov, A; Paderno, Yu; Onuki, Y (2005). "येट्रियम और ल्यूटेटियम डोडेकाबोराइड्स के कम तापमान वाले थर्मल गुण". Journal of Physics: Condensed Matter. 17 (38): 5971. Bibcode:2005JPCM...17.5971C. doi:10.1088/0953-8984/17/38/003.
  10. ↑ 10.0 10.1 10.2 Tanaka, T; Okada, S.; Yu, Y.; Ishizawa, Y. (1997). "A New Yttrium Boride: YB25". Journal of Solid State Chemistry. 133 (1): 122–124. Bibcode:1997JSSCh.133..122T. doi:10.1006/jssc.1997.7328.
  11. ↑ Korsukova MM, Gurin VN, Kuz'ma Yu B, Chaban NF, Chikhrij SI, Moshchalkov VV, Braudt NB, Gippius AA, Nyan KK (1989). "Crystal Structure, Electrical, and Magnetic Properties of the New Ternary Compounds LnAlB4". Physica Status Solidi A. 114 (1): 265. Bibcode:1989PSSAR.114..265K. doi:10.1002/pssa.2211140126.
  12. ↑ 12.0 12.1 12.2 12.3 12.4 Higashi I, Kobayashi K, Tanaka T, Ishizawa Y (1997). "Structure Refinement of YB62 and YB56 of the YB66-Type Structure". J. Solid State Chem. 133 (1): 16. Bibcode:1997JSSCh.133...16H. doi:10.1006/jssc.1997.7308.
  13. ↑ 13.0 13.1 13.2 13.3 Richards SM, Kasper JS (1969). "The crystal structure of YB66" (PDF). Acta Crystallogr. B. 25 (2): 237. doi:10.1107/S056774086900207X.
  14. ↑ Seybolt A U (1960). "An Exploration of High Boron Alloys". Trans. Am. Soc. Metals. 52: 971–989.
  15. ↑ 15.0 15.1 Oliver, D; Brower, G (1971). "Growth of single crystal YB66 from the melt☆". Journal of Crystal Growth. 11 (3): 185. Bibcode:1971JCrGr..11..185O. doi:10.1016/0022-0248(71)90083-2.
  16. ↑ Schwetz, K.; Ettmayer, P.; Kieffer, R.; Lipp, A. (1972). "Über die Hektoboridphasen der Lanthaniden und Aktiniden". Journal of the Less Common Metals. 26: 99. doi:10.1016/0022-5088(72)90012-4.
  17. ↑ Tanaka, T; Otani, Shigeki; Ishizawa, Yoshio (1985). "Preparation of single crystals of YB66". Journal of Crystal Growth. 73 (1): 31–36. Bibcode:1985JCrGr..73...31T. doi:10.1016/0022-0248(85)90326-4.
  18. ↑ Karge, H. G.; Behrens, P & Weitkamp, Jens (2004). Characterization I: Science and Technology. Springer. p. 463. ISBN 3-540-64335-4.
  19. ↑ Wong, Joe; Tanaka, T.; Rowen, M.; Schäfers, F.; Müller, B. R.; Rek, Z. U. (1999). "YB66 – a new soft X-ray monochromator for synchrotron radiation. II. Characterization". J. Synchrotron Radiat. 6 (6): 1086. doi:10.1107/S0909049599009000.
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