येट्रियम बोराइड्स

From Vigyanwiki
Yttrium borides
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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yttrium बोराइड एक क्रिस्टलीय सामग्री को संदर्भित करता है जो येट्रियम और बोरॉन के विभिन्न अनुपातों से बना होता है, जैसे वाईबी2, वाईबी4, वाईबी6, वाईबी12, वाईबी25, वाईबी50 और वाईबी66. वे सभी भूरे रंग के, कठोर ठोस होते हैं जिनमें उच्च पिघलने का तापमान होता है। सबसे आम रूप येट्रियम हेक्साबोराइड वाईबी है6. यह LaB के समान 8.4 K के अपेक्षाकृत उच्च तापमान पर अतिचालकता प्रदर्शित करता है6, एक गर्म कैथोड है। एक और उल्लेखनीय येट्रियम बोराइड YB है66. इसमें एक बड़ा जाली स्थिरांक (2.344 एनएम), उच्च तापीय और यांत्रिक स्थिरता है, और इसलिए इसे कम-ऊर्जा सिंक्रोटॉन विकिरण (1-2 केवी) के लिए विवर्तन झंझरी के रूप में उपयोग किया जाता है।

वाईबी2 (येट्रियम डाइबोराइड)

वाईबी की संरचना2

येट्रियम डाइबोराइड में एल्यूमीनियम मिश्र धातु और मैग्नीशियम लीक के समान हेक्सागोनल क्रिस्टल संरचना होती है - एक महत्वपूर्ण सुपरकंडक्टिंग सामग्री। 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 हैइस संरचना में, बोरॉन परमाणु ग्रेफाइट जैसी चादरें बनाते हैं जिनके बीच येट्रियम परमाणु होते हैं। वाई बी2 क्रिस्टल हवा में ताप को मध्यम करने के लिए अस्थिर होते हैं - वे 400 डिग्री सेल्सियस पर ऑक्सीकरण करना शुरू करते हैं और 800 डिग्री सेल्सियस पर पूरी तरह से ऑक्सीकरण करते हैं।[3] वाई बी2 ~2100 डिग्री सेल्सियस पर पिघलता है।[4]

वाईबी4 (येट्रियम टेट्राबोराइड)

वाईबी की संरचना4

वाई बी4 अंतरिक्ष समूह P4/mbm (संख्या 127) के साथ चतुष्कोणीय क्रिस्टल संरचना है, पियर्सन प्रतीक tP20, a = 0.711 nm, c = 0.4019 nm, परिकलित घनत्व 4.32 g/cm

3</उप>।[5] उच्च गुणवत्ता वाले वाईबी4 आकार में कुछ सेंटीमीटर के क्रिस्टल को मल्टीपल-पास फ्लोटिंग ज़ोन क्रिस्टल ग्रोथ तकनीक द्वारा उगाया जा सकता है।[6]


वाईबी6 (येट्रियम हेक्साबोराइड)

वाई बी6 एक काला गंधहीन पाउडर है जिसका घनत्व 3.67 ग्राम/सेमी है3; इसमें अन्य हेक्साबोराइड्स (कैल्शियम हेक्साबोराइड | सीएबी6, लेण्टेनियुम हेक्साबोराइड | एलएबी6, आदि, इन्फोबॉक्स देखें)।[2]उच्च गुणवत्ता वाले वाईबी6 आकार में कुछ सेंटीमीटर के क्रिस्टल को मल्टीपल-पास फ्लोटिंग जोन क्रिस्टल ग्रोथ तकनीक द्वारा उगाया जा सकता है।[6][7]वाई बी6 8.4 K के अपेक्षाकृत उच्च संक्रमण तापमान (शुरुआत) के साथ एक सुपरकंडक्टर है।[7][8]


वाईबी12 (येट्रियम डोडेकाबोराइड)

वाई बी12 क्रिस्टल में 3.44 ग्राम/सेमी घनत्व के साथ एक घन संरचना होती है3, पियर्सन प्रतीक cF52, अंतरिक्ष समूह Fm{{overline|3}एम (नंबर 225), ए = 0.7468 एनएम।[9] इसकी संरचनात्मक इकाई है 12 cuboctahedron. YB का डेबी तापमान12 ~ 1040 K है, और यह 2.5 K से ऊपर के तापमान पर अतिचालक नहीं है।[10]


वाईबी25

YB की क्रिस्टल संरचना. काले और हरे रंग के गोले क्रमशः Y और B परमाणुओं को दर्शाते हैं।[11]
25 और उससे अधिक के बी/वाई अनुपात के साथ येट्रियम बोराइड्स की संरचना में बी का एक नेटवर्क होता है icosahedron. YB का बोरॉन ढांचा25 आईकोसाहेड्रॉन-आधारित बोराइड्स में सबसे सरल है - इसमें केवल एक प्रकार का आईकोसाहेड्रा और एक ब्रिजिंग बोरॉन साइट शामिल है। ब्रिजिंग बोरॉन साइट चार बोरॉन परमाणुओं द्वारा चतुष्फलकीय रूप से समन्वित है। वे परमाणु काउंटर ब्रिज साइट में एक और बोरॉन परमाणु हैं और तीन बी में से एक के तीन भूमध्यरेखीय बोरॉन परमाणु हैं icosahedra. येट्रियम साइटों में सीए का आंशिक अधिवास है। 60-70%, और YB25 सूत्र केवल औसत परमाणु अनुपात [बी] / [वाई] = 25 को दर्शाता है। वाई परमाणु और बी दोनों इकोसाहेड्रा एक्स-अक्ष के साथ ज़िगज़ैग बनाते हैं। ब्रिजिंग बोरॉन परमाणु तीन इकोसाहेड्रा के तीन भूमध्यरेखीय बोरॉन परमाणुओं को जोड़ते हैं और वे इकोसाहेड्रा (101) क्रिस्टल प्लेन (चित्र में xz प्लेन) के समानांतर एक नेटवर्क बनाते हैं। ब्रिजिंग बोरॉन और विषुवतीय बोरॉन परमाणुओं के बीच 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 भीतर बोरॉन परमाणुओं के बीच की बड़ी दूरी एक कमजोर अंतःक्रिया को प्रकट करती है, और इस प्रकार ब्रिजिंग साइट्स नेटवर्क विमानों के बीच बंधन में बहुत कम योगदान देती हैं।[11][12]

वाई बी25 क्रिस्टल को yttria (वाई2O3) और बोरॉन पाउडर को ~1700 डिग्री सेल्सियस पर। वाई बी25 चरण 1850 डिग्री सेल्सियस तक स्थिर है। इस तापमान से ऊपर यह YB में विघटित हो जाता है12 और वाईबी66 बिना पिघले। इससे YB का एक भी क्रिस्टल उगाना मुश्किल हो जाता है25 मेल्ट ग्रोथ विधि द्वारा।[11]

वाईबी50

वाई बी50 अंतरिक्ष समूह P2 के साथ क्रिस्टल में orthorhombic संरचना होती है1212 (संख्या 18), ए = 1.66251 एनएम, बी = 1.76198 एनएम, सी = 0.94797 एनएम। उन्हें यट्रिया (वाई2O3) और बोरॉन पाउडर ~ 1700 0सी. इस तापमान से ऊपर YB50 YB में विघटित हो जाता है12 और वाईबी66 बिना पिघले। इससे YB का एक भी क्रिस्टल उगाना मुश्किल हो जाता है50 मेल्ट ग्रोथ विधि द्वारा। Tb से Lu तक दुर्लभ पृथ्वी तत्व भी M में क्रिस्टलीकृत हो सकते हैं50 प्रपत्र।[13]


वाईबी

YB के दो एकल क्रिस्टल66 (100) उन्मुख बीजों का उपयोग करके क्षेत्र का पिघलना तकनीक 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, बीज बहुत पतला होता है और दाईं ओर होता है
(a) Thirteen-icosahedron unit (B12)12B12 (supericosahedron), and (b) B80 cluster unit of the YB66 structure. The excessive bonding in panel (b) is because it assumes that all sites are occupied, whereas the total number of boron atoms is only 42.[14]
YB का बोरॉन ढांचा66 z- अक्ष के साथ देखा गया।[15]
Left: Schematically drawn boron framework of YB66. Light green spheres show the boron supericosahedra and their relative orientations are indicated by arrows. Dark green spheres correspond to the B80 clusters. Right: Pair of Y sites (pink spheres) in YB66. Light green spheres show the boron supericosahedron and dark green spheres correspond to the B80 clusters.[14]

वाई बी 1960 में खोजा गया था[16] और इसकी संरचना 1969 में हल की गई थी।[15] संरचना घन क्रिस्टल प्रणाली | फेस-सेंटर्ड क्यूबिक है, स्पेस ग्रुप Fm के साथ3c (संख्या 226), पियर्सन प्रतीक cF1936 और जालक स्थिरांक a = 2.3440(6) एनएम। 13 बोरॉन साइट्स B1-B13 और एक येट्रियम साइट हैं। B1 साइटें एक B बनाती हैं12 आईकोसाहेड्रॉन और बी 2-बी 9 साइट्स एक और आईकोसाहेड्रॉन बनाते हैं। ये आईकोसाहेड्रा एक तेरह-आइकोसाहेड्रॉन इकाई (बी12)12B12 जिसे सुपरिकोसैहेड्रॉन कहा जाता है। बी 1 साइट परमाणुओं द्वारा गठित आईकोसाहेड्रॉन सुपरिकोसाहेड्रॉन के केंद्र में स्थित है। सुपरिकोसैहेड्रोन YB के बोरॉन ढांचे की बुनियादी इकाइयों में से एक है66. सुपरिकोसाहेड्रा दो प्रकार के होते हैं: एक क्यूबिक फेस केंद्रों पर कब्जा कर लेता है और दूसरा, जो 90 ° से घूमता है, कोशिका के केंद्र में और कोशिका के किनारों पर स्थित होता है। इस प्रकार, यूनिट सेल में आठ सुपरिकोसाहेड्रा (1248 बोरॉन परमाणु) होते हैं।[14]

वाईबी की एक और संरचना इकाई66 यह हो80 B10 से B13 साइटों द्वारा गठित 80 बोरॉन साइटों का समूह।[14]उन सभी 80 साइटों पर आंशिक रूप से कब्जा है और कुल मिलाकर केवल ca. 42 बोरॉन परमाणु। बी80 क्लस्टर यूनिट सेल के ऑक्टेंट के बॉडी सेंटर पर स्थित है, यानी, 8a स्थिति (1/4, 1/4, 1/4) पर; इस प्रकार, प्रति यूनिट सेल आठ ऐसे क्लस्टर (336 बोरॉन परमाणु) हैं। दो स्वतंत्र संरचना विश्लेषण [14][15]उसी निष्कर्ष पर पहुंचे कि यूनिट सेल में बोरॉन परमाणुओं की कुल संख्या 1584 है। YB की बोरॉन फ्रेमवर्क संरचना66 चित्र में दाईं ओर दिखाया गया है। इसके तहत एक योजनाबद्ध आरेखण सुपरिकोसाहेड्रा के सापेक्ष झुकाव को इंगित करता है, और बी80 समूहों को क्रमशः हल्के हरे और गहरे हरे रंग के गोले द्वारा दर्शाया गया है; यूनिट सेल की शीर्ष सतह पर, सुपरिकोसाहेड्रा के सापेक्ष झुकाव तीरों द्वारा इंगित किए जाते हैं। YB के लिए 48 येट्रियम साइट्स ((0.0563, 1/4, 1/4) हैं62[14] यूनिट सेल में। यूनिट सेल में 24 Y परमाणुओं और YB की रासायनिक संरचना में Y साइट के अधिभोग को 0.5 परिणाम पर फिक्स करना66; 0.5 के इस अधिभोग का अर्थ है कि yttrium जोड़ी में हमेशा एक खाली जगह के साथ एक Y परमाणु होता है।[15]

वाई बी घनत्व 2.52 ग्राम / सेमी है3, 0.02 W/(cm·K) की निम्न तापीय चालकता, लोचदार स्थिरांक c11 = 3.8×109 और सी44 = 1.6×109 न्यूटन/मी2 और 1300 K का डेबी तापमान।[17] सभी यत्रियम बोराइड्स के रूप में, YB66 एक कठिन सामग्री है और 26 जीपीए की नूप कठोरता प्रदर्शित करती है।[18] उच्च गुणवत्ता वाले वाईबी66 आकार में कुछ सेंटीमीटर के क्रिस्टल बहु-पास फ़्लोटिंग ज़ोन क्रिस्टल विकास तकनीक द्वारा उगाए जा सकते हैं और एक्स-रे मोनोक्रोमेटर्स के रूप में उपयोग किए जा सकते हैं।[19] YB की बड़ी इकाई कोशिका66 2.344 एनएम के बड़े जाली स्थिरांक में परिणाम।[17]यह संपत्ति, उच्च तापीय और यांत्रिक स्थिरता के साथ मिलकर YB के अनुप्रयोग में परिणत हुई66 कम ऊर्जा विकिरण (1-2 keV) के लिए एक्स-रे मोनोक्रोमेटर्स के फैलाने वाले तत्वों के रूप में।[20][21]

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. ↑ Lin, C; Zhou, L.W.; Jee, C.S.; Wallash, A.; Crow, J.E. (1987). "Hybridization effects — The evolution from non-magnetic to magnetic behavior in uranium-based systems". Journal of the Less Common Metals. 133: 67–75. doi:10.1016/0022-5088(87)90461-9.
  6. ↑ 6.0 6.1 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.
  7. ↑ 7.0 7.1 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.
  8. ↑ 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.
  9. ↑ 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.
  10. ↑ 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.
  11. ↑ 11.0 11.1 11.2 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.
  12. ↑ 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.
  13. ↑ Tanaka, T; Okada, S; Ishizawa, Y (1994). "A new yttrium higher boride: YB50". Journal of Alloys and Compounds. 205 (1–2): 281–284. doi:10.1016/0925-8388(94)90802-8.
  14. ↑ 14.0 14.1 14.2 14.3 14.4 14.5 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.
  15. ↑ 15.0 15.1 15.2 15.3 Richards SM, Kasper JS (1969). "The crystal structure of YB66" (PDF). Acta Crystallogr. B. 25 (2): 237. doi:10.1107/S056774086900207X.
  16. ↑ Seybolt A U (1960). "An Exploration of High Boron Alloys". Trans. Am. Soc. Metals. 52: 971–989.
  17. ↑ 17.0 17.1 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.
  18. ↑ 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.
  19. ↑ 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.
  20. ↑ Karge, H. G.; Behrens, P & Weitkamp, Jens (2004). Characterization I: Science and Technology. Springer. p. 463. ISBN 3-540-64335-4.
  21. ↑ 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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