Бори́ды — бинарные соединения бора с более электроположительными химическими элементами, в частности с металлами. Известны для большинства элементов подгрупп 1-12 (Ia-IIа и IIIб-VIIIб), а также для Аl, Si, As, P. Некоторые элементы подгрупп 11-12 (Iб-IIб) образуют бинарные системы с высоким содержанием бора (например, CuB, ZnB), которые относят не к химическим соединениям, а к твердым растворам.
Номенклатура Один металл может образовывать несколько боридов разного состава. Различают богатые металлом низшие бориды (МВ, МВ, МВ, MB, MB) и богатые бором высшие бориды (МВ, МВ, МВ, МВ и др.).
По номенклатуре ИЮПАК названия боридов включают название металла с приставкой, указывающей число атомов металла в формуле, и слово «борид» с обозначением числа атомов В, напр. WВ — пентаборид дивольфрама.
Физические свойства Взаимодействие между атомами металла и бора в боридах относительно слабое, поэтому их структуру рассматривают как две слабо связанные подрешетки. Структура низших боридов определяется металлической подрешеткой, высших — борной. В соединениях типа МВ и МВ атомы бора изолированы друг от друга, в соединениях типа MB они образуют одинарные зигзагообразные цепи, в МВ — сдвоенные цепи. По мере увеличения содержания бора структура боридов существенно усложняется. Так, в МВ атомы бора образуют плоские сетки, в МВ — гофрированные сетки и каркасы в виде октаэдрических группировок, в МВ — октаэдры, в МВ — кубооктаэдры и икосаэдры, в МВ — цепи икосаэдров. Гексагональная кристаллическая решетка характерна для МВ и МВ, тетрагональная — для МВ, MB и МВ, кубическая — для МВ, MB, MB, МВ, МВ, ромбическая — для МВ, MB, MB, МВ, МВ.
В молекулах боридов борные группировки, в которых связь В—В ковалентная, электронодефицитны. Для их стабилизации необходимо привлечение электронов от атома металла. В результате между металлом и бором осуществляются связи промежуточного типа: у боридов элементов III—VIII групп, отдающих более двух электронов, они частично металлические, в остальных случаях — частично ионные. С возрастанием содержания бора в пределах бинарной системы растет доля ковалентных связей В—В и уменьшается взаимодействие металл — бор, в результате чего повышаются твердость, температура плавления, теплопроводность и электрическая проводимость, уменьшается температурный коэффициент линейного расширения. Одновременно возрастает химическая стойкость. Например, при изменении состава от NbB до NbB температура плавления увеличивается от 1860 до 3035 °C, температурный коэффициент линейного расширения уменьшается от 13,8 до 8,0 К.
Бориды не разлагаются в вакууме при нагревании до их температур плавления. При испарении диссоциируют на элементы.
Бориды металлов I и II групп, а также других в степени окисления + 1 и +2, обладают типично полупроводниковыми свойствами. Бориды металлов в высших степенях окисления по электрической проводимости, как правило, значительно превосходят соответствующие металлы. Наибольшей термической стабильностью и микротвердостью обладают соединения металлов III и IV групп.
Химические свойства Бориды устойчивы к действию воды (кроме низших боридов Be и Mg), соляной, фтористоводородной и карбоновых кислот.
Легко разлагаются окисляющими кислотами HNO и HSO при нагревании.
Взаимодействует с расплавами щелочей, карбонатов и сульфатов щелочных металлов.
При окислении на воздухе образуют оксиды металла и бора, причем на поверхности боридов формируются плёнки пироборатов, обладающие защитными свойствами.
Бориды Ti и Zr устойчивы к действию расплавов металлов.
Получение Взаимодействие металла с бором при нагревании.
Восстановление оксида металла смесью бора и углерода, карбидом бора или бором при 1500—2000 °C в вакууме.
Электролиз расплавов боратов и оксидов металлов.
Взаимодействие металл- и борсодержащих соединений в условиях низкотемпературной плазмы.
Монокристаллы боридов размером до 5 мм получают кристаллизацией из растворов бора и металлов в расплавах Al, Zn, крупные монокристаллы диаметром до 20 и длиной до 100 мм — методами зонной плавки или Вернейля.
Покрытия из боридов на различных подложках получают методом осаждения из газовой фазы при взаимодействии галогенидов металлов и бора, плазменного напыления порошков и др.
Типичные представители Диборид титана TiB Борид диплатины Борид диродия Борид осмия Борид рутения Гексаборид лантана LaB Гексаборид кальция СаВ
Литература