कैल्शियम हेक्साबोराइड: Difference between revisions

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== गुण ==
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CaB<sub>6</sub> [[ अतिचालकता |अतिचालकता]], वैलेंस उतार-चढ़ाव और [[कोंडो प्रभाव]] जैसे कई अजीबोगरीब भौतिक गुणों के कारण अतीत में जांच की गई है।<ref name="kondo">{{cite journal|author1=J. Etourneau |author2=P. Hagenmuller | title = दुर्लभ-पृथ्वी बोराइड्स की संरचना और भौतिक विशेषताएं| doi = 10.1080/13642818508240625 | journal = Philos. Mag. B | volume = 52| issue= 3 |page = 589 | year = 1985|bibcode = 1985PMagB..52..589E }}.</ref> हालांकि, सीएबी की सबसे उल्लेखनीय संपत्ति<sub>6</sub> इसका फेरोमैग्नेटिज्म है। यह अप्रत्याशित रूप से उच्च तापमान (600 K) और कम चुंबकीय क्षण (0.07 बोह्र मैग्नेटॉन से नीचे) पर होता है।<math>\mu_\mathrm{B}</math>प्रति परमाणु)। इस उच्च तापमान फेरोमैग्नेटिज़्म की उत्पत्ति एक तनु इलेक्ट्रॉन गैस का फेरोमैग्नेटिक चरण है, कैल्शियम बोराइड में प्रकल्पित एक्साइटोनिक अवस्था से जुड़ाव, या नमूने की सतह पर बाहरी अशुद्धियाँ। अशुद्धियों में [[लोहा]] और [[निकल]] शामिल हो सकते हैं, शायद नमूना तैयार करने के लिए उपयोग किए जाने वाले बोरॉन में अशुद्धियों से आ रहे हैं।
CaB<sub>6</sub> [[ अतिचालकता |अतिचालकता]], वैलेंस अस्थिरता और [[कोंडो प्रभाव]] जैसे कई विचित्र भौतिक गुणों के कारण पहले जांच की गई है।<ref name="kondo">{{cite journal|author1=J. Etourneau |author2=P. Hagenmuller | title = दुर्लभ-पृथ्वी बोराइड्स की संरचना और भौतिक विशेषताएं| doi = 10.1080/13642818508240625 | journal = Philos. Mag. B | volume = 52| issue= 3 |page = 589 | year = 1985|bibcode = 1985PMagB..52..589E }}.</ref> चूँकि, CaB<sub>6</sub> की सबसे उल्लेखनीय गुण इसका लौह चुंबकत्व है। यह अप्रत्याशित रूप से उच्च तापमान (600 K) और कम चुंबकीय क्षण (0.07 बोह्र मैग्नेटॉन से नीचे <math>\mu_\mathrm{B}</math>प्रति परमाणु) पर होता है। इस उच्च तापमान लौह चुंबकत्व की उत्पत्ति एक तनु इलेक्ट्रॉन गैस का लौह चुम्बकीय चरण है, कैल्शियम बोराइड में प्रकल्पित उत्तेजित अवस्था से जुड़ाव, या प्रारूप की सतह पर बाहरी अशुद्धियाँ होती हैं। अशुद्धियों में [[लोहा]] और [[निकल|निकल सम्मिलित]] हो सकते हैं, संभव है की प्रारूप तैयार करने के लिए उपयोग किए जाने वाले बोरॉन में अशुद्धियों से आ रहे हैं।
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कैब<sub>6</sub> एच में अघुलनशील है<sub>2</sub>O, MeOH (मेथनॉल), और EtOH (इथेनॉल) और एसिड में धीरे-धीरे घुल जाता है।<ref name="Calcium">{{cite journal| title = Calcium boride – Dictionary of Inorganic Compounds | journal = University Press|location = Cambridge| year = 1992| volume = 1}}</ref> इसकी सूक्ष्म कठोरता 27 GPa है, नूप कठोरता 2600 किग्रा/मिमी है<sup>2</sup>), [[जवां मॉड्यूलस]] 379 GPa है, और विद्युत प्रतिरोधकता 2·10 से अधिक है<sup>10</sup> Ω·m शुद्ध क्रिस्टल के लिए।<ref name="Borides" /><ref name="pyr" />कैब<sub>6</sub> 1.0 eV अनुमानित ऊर्जा अंतराल वाला अर्धचालक है। कई सीएबी की निम्न, अर्ध-धात्विक चालकता<sub>6</sub> नमूनों को अशुद्धियों और संभावित गैर-स्टोइकोमेट्री के कारण अनजाने में डोपिंग द्वारा समझाया जा सकता है।<ref>{{cite journal| title = Electronic Band Structure and Fermi Surface of CaB<sub>6</sub> Studied by Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy| author = S. Souma| journal = Phys. Rev. Lett.| volume = 90| issue = 2| year = 2003| page = 027202| doi =10.1103/PhysRevLett.90.027202| pmid=12570575| bibcode=2003PhRvL..90b7202S|display-authors=etal}}</ref>




Revision as of 14:48, 3 May 2023

कैल्शियम हेक्साबोराइड
CaHexaboride.jpg
Names
IUPAC name
Calcium hexaboride
Other names
Calcium boride
Identifiers
3D model (JSmol)
ChemSpider
EC Number
  • 234-525-3
  • InChI=1S/B6.Ca/c1-2-3(1)5(1)4(1,2)6(2,3)5;/q-2;+2 checkY
    Key: PXRBHCKHCRNGSE-UHFFFAOYSA-N checkY
  • InChI=1/B6.Ca/c1-2-3(1)5(1)4(1,2)6(2,3)5;/q-2;+2
  • [B-]123B45B16[B-]47B52B376.[Ca+2]
Properties
CaB6
Molar mass 104.94 g/mol
Appearance black powder
Density 2.45 g/cm3
Melting point 2,235 °C (4,055 °F; 2,508 K)
insoluble
Structure
Cubic
Pm3m ; Oh[1]
Except where otherwise noted, data are given for materials in their standard state (at 25 °C [77 °F], 100 kPa).
checkY verify (what is checkY☒N ?)

कैल्शियम हेक्साबोराइड (कभी-कभी कैल्शियम बोराइड) रासायनिक सूत्र CaB6 के साथ कैल्शियम और बोरॉन का एक यौगिक है| इसकी उच्च विद्युत चालकता, कठोरता, रासायनिक स्थिरता और गलनांक के कारण यह महत्वपूर्ण सामग्री है। यह कम घनत्व वाला एक काला, चमकदार, रासायनिक रूप से अक्रिय पाउडर है। इसमें धातु हेक्साबोराइड्स के लिए विशिष्ट क्यूबिक संरचना है, जिसमें कैल्शियम परमाणुओं के साथ संयुक्त 6 बोरॉन परमाणुओं की ऑक्टाहेड्रल इकाइयां हैं।[2] CaB6 और लेण्टेनियुम-डोप्ड CaB6 दोनों कमजोर लोह चुंबकत्व गुण दिखाते हैं, जो उल्लेखनीय तथ्य है क्योंकि कैल्शियम और बोरोन न तो चुंबकीय होते हैं, न ही आंतरिक 3d या 4f इलेक्ट्रॉनिक कोश होते हैं, जो सामान्यतौर पर लौह चुंबकत्व के लिए आवश्यक होते हैं।

गुण

CaB6 अतिचालकता, वैलेंस अस्थिरता और कोंडो प्रभाव जैसे कई विचित्र भौतिक गुणों के कारण पहले जांच की गई है।[3] चूँकि, CaB6 की सबसे उल्लेखनीय गुण इसका लौह चुंबकत्व है। यह अप्रत्याशित रूप से उच्च तापमान (600 K) और कम चुंबकीय क्षण (0.07 बोह्र मैग्नेटॉन से नीचे प्रति परमाणु) पर होता है। इस उच्च तापमान लौह चुंबकत्व की उत्पत्ति एक तनु इलेक्ट्रॉन गैस का लौह चुम्बकीय चरण है, कैल्शियम बोराइड में प्रकल्पित उत्तेजित अवस्था से जुड़ाव, या प्रारूप की सतह पर बाहरी अशुद्धियाँ होती हैं। अशुद्धियों में लोहा और निकल सम्मिलित हो सकते हैं, संभव है की प्रारूप तैयार करने के लिए उपयोग किए जाने वाले बोरॉन में अशुद्धियों से आ रहे हैं। [4] CaB6 H2O में अघुलनशील है, MeOH (मेथनॉल), और EtOH (इथेनॉल) और एसिड में धीरे-धीरे घुल जाता है।[5] इसकी सूक्ष्म कठोरता 27 GPa है, नूप कठोरता 2600 kg/mm2), नया मॉड्यूलस 379 GPa है, और विद्युत प्रतिरोधकता 2·1010 Ω·m शुद्ध क्रिस्टल के लिए अत्यधिक है।[6][7]CaB6 1.0 eV अनुमानित ऊर्जा अंतराल वाला अर्धचालक है। कई CaB6 की निम्न, अर्ध-धात्विक चालकता प्रारूपों को अशुद्धियों और संभावित अस्टोइकोमेट्री (रशसमीकरणमिति) के कारण बिना जाने अपमिश्रण द्वारा समझाया जा सकता है।[8]


संरचनात्मक जानकारी

कैल्शियम हेक्साबोराइड की क्रिस्टल संरचना कोशिका केंद्र में कैल्शियम के साथ एक घन जाली है और एक त्रि-आयामी बोरॉन नेटवर्क देने के लिए बी-बी बांड द्वारा शीर्ष पर जुड़े बोरॉन परमाणुओं के कॉम्पैक्ट, नियमित ऑक्टाहेड्रा हैं।[5]प्रत्येक कैल्शियम में 24 निकटतम-पड़ोसी बोरॉन परमाणु होते हैं[1] कैल्शियम परमाणुओं को सरल घन पैकिंग में व्यवस्थित किया जाता है ताकि घन के शीर्ष पर स्थित आठ कैल्शियम परमाणुओं के समूह के बीच छेद हो।[9] सरल घन संरचना का विस्तार ऑक्टाहेड्रल बी की शुरूआत से होता है6 समूह और संरचना कैल्शियम और हेक्साबोराइड समूहों की एक CsCl जैसी पैकिंग है।[9]कैल्शियम हेक्साबोराइड का वर्णन करने का एक अन्य तरीका धातु और बी होने के रूप में है62− CsCl-प्रकार की संरचना में ऑक्टाहेड्रल पॉलीमेरिक आयन जहां कैल्शियम परमाणु Cs साइटों और B पर कब्जा कर लेते हैं6 सीएल साइटों में ऑक्टाहेड्रा।[10] Ca-B बॉन्ड की लंबाई 3.05 Å और B-B बॉन्ड की लंबाई 1.7 Å है।[9]

43चूंकि एनएमआर डेटा में δ होता हैpeak -56.0 पीपीएम और δ परiso -41.3 पीपीएम पर जहां δiso शिखर अधिकतम +0.85 चौड़ाई के रूप में लिया जाता है, नकारात्मक बदलाव उच्च समन्वय संख्या के कारण होता है।[10]

रमन डेटा: कैल्शियम हेक्साबोराइड में 754.3, 1121.8, और 1246.9 सेमी पर तीन रमन शिखर हैं-1 सक्रिय मोड ए के कारण1g, औरg, और टी2g क्रमश।[1]

देखे गए कंपन की आवृत्ति सेमी−1 : A से 1270(मजबूत)।1g खिंचाव, 1154 (मेड।) और 1125 (कंधे) ई सेg खिंचाव, 526, 520, 485, और 470 एफ से1g एफ से रोटेशन, 775 (मजबूत) और 762 (कंधे)।2g बेंड, 1125 (मजबूत) और 1095 (कमजोर) एफ से1u बेंड, 330 और 250 एफ से1u अनुवाद, और 880 (मेड।) और 779 एफ से2u झुकना।[1]


तैयारी

  • औद्योगिक उत्पादन के लिए मुख्य प्रतिक्रियाओं में से एक है:[6]
काओ + 3 बी2O3 + 10 मिलीग्राम → सीएबी6 + 10 एमजीओ

CaB के उत्पादन के अन्य तरीके6 पाउडर में शामिल हैं:

सीए + 6 बी → सीएबी6
  • प्रतिक्रिया Ca(OH)2 लगभग 1700 °C (कार्बोथर्मल कमी ) पर निर्वात में बोरॉन के साथ;[11]: सीए (ओएच)2 +7बी → सीएबी6 + बीओ (जी) + हाउस2ओ (जी)
  • 1400 डिग्री सेल्सियस (कार्बोथर्मल कमी) से ऊपर वैक्यूम में बोरान कार्बाइड के साथ कैल्शियम कार्बोनेट की प्रतिक्रिया
  • सीएओ और एच की प्रतिक्रिया3बो3 और मिलीग्राम से 1100 डिग्री सेल्सियस।[5]*कम तापमान (500 डिग्री सेल्सियस) संश्लेषण
सीएसीएल2 + 6नाभ4 → सीएबी6 + 2NaCl + 12H2 + 4ना

अपेक्षाकृत खराब गुणवत्ता वाली सामग्री का परिणाम है।[12]

  • शुद्ध सीएबी का उत्पादन करने के लिए6 एकल क्रिस्टल, उदाहरण के लिए, कैथोड सामग्री के रूप में उपयोग के लिए, इस प्रकार सीएबी प्राप्त किया6 पाउडर को फिर से क्रिस्टलीकृत किया जाता है और क्षेत्र का पिघलना तकनीक से शुद्ध किया जाता है। सामान्य वृद्धि दर 30 सेमी/एच और क्रिस्टल आकार ~1x10 सेमी है।[11]
  • सिंगल-क्रिस्टल सीएबी6 नैनोवायर्स (व्यास 15-40 एनएम, लंबाई 1-10 माइक्रोमीटर) दिबोराने (बी) के पायरोलिसिस द्वारा प्राप्त किया जा सकता है2H6) Ni उत्प्रेरक की उपस्थिति में 860–900 °C पर कैल्शियम ऑक्साइड (CaO) पाउडर पर।[7]


उपयोग

कैल्शियम हेक्साबोराइड का उपयोग बोरॉन-मिश्र धातु इस्पात के निर्माण में किया जाता है[5]और ऑक्सीजन रहित तांबे के उत्पादन में विजारण एजेंट के रूप में। तांबे में बोरॉन की कम विलेयता के कारण पारम्परिक रूप से फॉस्फोरस-डीऑक्सीडाइज़्ड तांबे की तुलना में बाद में उच्च चालकता होती है।[6]कैब6 एक उच्च तापमान सामग्री, सतह संरक्षण, अपघर्षक, उपकरण और प्रतिरोधी सामग्री पहनने के रूप में भी काम कर सकता है।

कैब6 अत्यधिक प्रवाहकीय है, कम कार्य कार्य करता है, और इस प्रकार इसे गर्म कैथोड सामग्री के रूप में उपयोग किया जा सकता है। जब ऊंचे तापमान पर उपयोग किया जाता है, तो कैल्शियम हेक्साबोराइड इसके गुणों को कम करके ऑक्सीकरण करेगा और इसके उपयोगी जीवनकाल को छोटा कर देगा।[13] कैब6 एन-टाइप ताप विद्युत सामग्री के लिए भी एक आशाजनक उम्मीदवार है, क्योंकि इसकी शक्ति का कारक सामान्य थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्रियों की तुलना में बड़ा या तुलनीय है।23 और पीबीटी।[7]

CaB का उपयोग कार्बन बंधुआ रेफ्रेक्ट्रीज में एक एंटीऑक्सीडेंट के रूप में भी किया जा सकता है।

सावधानियां

कैल्शियम हेक्साबोराइड आंखों, त्वचा और श्वसन प्रणाली को परेशान कर रहा है। इस उत्पाद को उचित सुरक्षात्मक आईवेयर और कपड़ों के साथ संभाला जाना चाहिए। कैल्शियम हेक्साबोराइड को कभी भी नाली में न डालें और न ही उसमें पानी डालें।

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 1.2 1.3 Yahia, S.; Turrell, S.; Turrell, G.; Mercurio, J. P. (1990). "Infrared and Raman spectra of hexaborides: force-field calculations, and isotopic effects". J. Mol. Struct. 224 (1–2): 303–312. Bibcode:1990JMoSt.224..303Y. doi:10.1016/0022-2860(90)87025-S.
  2. ↑ Matkovich, V. I. (1977). बोरॉन और आग रोक बोराइड्स. Berlin: Springer-Verlag. ISBN 0-387-08181-X.
  3. ↑ J. Etourneau; P. Hagenmuller (1985). "दुर्लभ-पृथ्वी बोराइड्स की संरचना और भौतिक विशेषताएं". Philos. Mag. B. 52 (3): 589. Bibcode:1985PMagB..52..589E. doi:10.1080/13642818508240625..
  4. ↑ Young, D. P.; et al. (1999). "कम घनत्व वाली मुक्त-इलेक्ट्रॉन गैस में उच्च तापमान कमजोर फेरोमैग्नेटिज्म". Nature. 397 (6718): 412–414. Bibcode:1999Natur.397..412Y. doi:10.1038/17081. PMID 29667965. S2CID 204991033.
  5. ↑ 5.0 5.1 5.2 5.3 "Calcium boride – Dictionary of Inorganic Compounds". University Press. Cambridge. 1. 1992.
  6. ↑ 6.0 6.1 6.2 "Borides: Solid State Chemistry". अकार्बनिक रसायन विज्ञान का विश्वकोश. Vol. 1. West Sussex, England: John Wiley & Sons. 1994.
  7. ↑ 7.0 7.1 7.2 Terry T. Xu; Jian-Guo Zheng; Alan W. Nicholls; Sasha Stankovich; Richard D. Piner; Rodney S. Ruoff (2004). "Single-Crystal Calcium Hexaboride Nanowires: Synthesis and Characterization". Nano Lett. 4 (10): 2051–2055. Bibcode:2004NanoL...4.2051X. doi:10.1021/nl0486620.
  8. ↑ S. Souma; et al. (2003). "Electronic Band Structure and Fermi Surface of CaB6 Studied by Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy". Phys. Rev. Lett. 90 (2): 027202. Bibcode:2003PhRvL..90b7202S. doi:10.1103/PhysRevLett.90.027202. PMID 12570575.
  9. ↑ 9.0 9.1 9.2 Wells, A. F. (1984). संरचनात्मक अकार्बनिक रसायन. Oxford: Clarendon Press. pp. 1055–1056. ISBN 0-19-855125-8.
  10. ↑ 10.0 10.1 Zhongijie, L.; Smith, M. E.; Sowrey, F. E.; Newport, R. J. (2004). "Probing the local structural environment of calcium by natural-abundance solid-state 43Ca NMR" (PDF). Physical Review B. 69 (22): 224107. Bibcode:2004PhRvB..69v4107L. doi:10.1103/PhysRevB.69.224107.
  11. ↑ 11.0 11.1 S. Otani (1998). "Preparation of CaB6 crystals by the floating zone method". Journal of Crystal Growth. 192 (1–2): 346–349. Bibcode:1998JCrGr.192..346O. doi:10.1016/S0022-0248(98)00444-8.
  12. ↑ Shi, L.; et al. (2003). "Low Temperature Synthesis and Characterization of Cubic CaB6 Ultrafine Powders". Chem. Lett. 32 (10): 958. doi:10.1246/cl.2003.958.
  13. ↑ Zhigang R. Li; Hong Meng (2006). कार्बनिक प्रकाश उत्सर्जक सामग्री और उपकरण. CRC Press. p. 516. ISBN 1-57444-574-X.


अग्रिम पठन

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