二硼化錸

二硼化錸
	IUPAC名; Rhenium diboride
識別
CAS號	12355-99-6
PubChem	57418167
SMILES	B#[Re]#B;
InChI	InChI=1S/2B.Re;
InChIKey	OLXPHXSOQYDZNT-UHFFFAOYSA-N
性質
化學式	ReB2
摩爾質量	207.83 g/mol g·mol⁻¹
外觀	黑色粉末
密度	12.7 g/cm3
熔點	2400 °C（2673 K）
溶解性（水）	none
結構
晶體結構	六方, 空間群P63/mmc.
危險性
	GHS危險性符號;
GHS提示詞	Warning
H-術語	H315, H319, H335
P-術語	P261, P280, P305+351+338, P304+340, P405, P501
	若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

二硼化錸（ReB₂）是一種合成超硬材料。它首次於1962年合成，^[2]因有望達到與金剛石相若的硬度而再次受到重視。^[3]報告所聲稱的超高硬度受到懷疑，^[4]儘管這是一個定義問題，因為在最初的測試中二硼化錸能夠刻劃金剛石。^[3]

該化合物由耐高壓的錸和硼的混合物形成，其中硼與錸形成短而堅固的共價鍵。

二硼化錸的生產方式與其他合成超硬材料（如立方氮化硼）不同，不涉及高壓處理，因此生產成本比較低。然而，錸本身是一種稀缺且昂貴的金屬。

合成

在標準大氣壓下，ReB₂可以通過至少三種不同的方法合成：固態複分解、電弧熔化和直接加熱元素。^[3]

使用複分解反應時，三氯化錸和二硼化鎂在惰性環境中混合加熱，然後洗去副產物氯化鎂。防止其他相合成（如Re₇B₃和Re₃B）需要過量的硼。

使用電弧熔化法時，錸和硼粉在惰性環境中混合，並將強電流通過混合物。

使用直接反應法時，錸硼混合物在真空中密封，在高溫下放置較長的時間（1000 °C，連續五天）。

根據X射線晶體學，最後兩種方法可以直接生產ReB₂，不會合成其他相。

性質

ReB₂的硬度具有相當大的各向異性，因為它有六邊形層狀結構（見結構模型），其中c軸的各向異性最大。與莫氏硬度不同，ReB₂的壓入硬度（(H_V ~ 22 GPa）^[4]遠低於金剛石，與碳化鎢、碳化矽、二硼化鈦或二硼化鋯相若。^[4]

ReB₂非常堅硬有兩個原因：高密度的價電子和大量的短共價鍵。^[3]^[5]錸是價電子密度最高的過渡金屬之一（476電子/nm³，鋨為572電子/nm³，而金剛石為705電子/nm³）。^[6]添加硼只需要讓錸晶格擴大5%，因為較小的硼原子會填滿錸原子之間的空間。此外，錸和硼的電負性很接近（鮑林標度：1.9和2.04），所以它們形成共價鍵，其中電子幾乎平均共享。

參見

參考文獻

^ ^1.0 ^1.1 ^1.2 ^1.3 Rhenium Diboride. American Elements. [2018-08-02]. （原始內容存檔於2022-01-01）.
^ La Placa, S. J.; Post, B. The crystal structure of rhenium diboride. Acta Crystallographica. 1962, 15 (2): 97. doi:10.1107/S0365110X62000298.
^ ^3.0 ^3.1 ^3.2 ^3.3 Chung, Hsiu-Ying; et al. Synthesis of Ultra-Incompressible Superhard Rhenium Diboride at Ambient Pressure. Science. April 20, 2007, 316 (5823): 436–9 [2022-01-01]. Bibcode:2007Sci...316..436C. PMID 17446399. doi:10.1126/science.1139322. （原始內容存檔於2007-10-01）.
^ ^4.0 ^4.1 ^4.2 Qin, Jiaqian; He, Duanwei; Wang, Jianghua; Fang, Leiming; Lei, Li; Li, Yongjun; Hu, Juan; Kou, Zili; Bi, Yan. Is Rhenium Diboride a Superhard Material?. Advanced Materials. 2008, 20 (24): 4780. doi:10.1002/adma.200801471.
^ W. Zhou; H. Wu; T. Yildirim. Electronic, dynamical, and thermal properties of ultra-incompressible superhard rhenium diboride: A combined first-principles and neutron scattering study. Phys. Rev. B. 2007, 76 (18): 184113–184119. Bibcode:2007PhRvB..76r4113Z. arXiv:0708.3694 . doi:10.1103/PhysRevB.76.184113.
^ Cumberland, Robert W.; et al. Osmium Diboride, An Ultra-Incompressible, Hard Material. Journal of the American Chemical Society. April 27, 2005, 127 (20): 7264–5 [2022-01-01]. PMID 15898746. doi:10.1021/ja043806y. （原始內容存檔於2008-09-07）.

[sds-1] 1.0 ^1.1 ^1.2 ^1.3 Rhenium Diboride. American Elements. [2018-08-02]. （原始內容存檔於2022-01-01）.

[2] La Placa, S. J.; Post, B. The crystal structure of rhenium diboride. Acta Crystallographica. 1962, 15 (2): 97. doi:10.1107/S0365110X62000298.

[Chung-3] 3.0 ^3.1 ^3.2 ^3.3 Chung, Hsiu-Ying; et al. Synthesis of Ultra-Incompressible Superhard Rhenium Diboride at Ambient Pressure. Science. April 20, 2007, 316 (5823): 436–9 [2022-01-01]. Bibcode:2007Sci...316..436C. PMID 17446399. doi:10.1126/science.1139322. （原始內容存檔於2007-10-01）.

[comment-4] 4.0 ^4.1 ^4.2 Qin, Jiaqian; He, Duanwei; Wang, Jianghua; Fang, Leiming; Lei, Li; Li, Yongjun; Hu, Juan; Kou, Zili; Bi, Yan. Is Rhenium Diboride a Superhard Material?. Advanced Materials. 2008, 20 (24): 4780. doi:10.1002/adma.200801471.

[5] W. Zhou; H. Wu; T. Yildirim. Electronic, dynamical, and thermal properties of ultra-incompressible superhard rhenium diboride: A combined first-principles and neutron scattering study. Phys. Rev. B. 2007, 76 (18): 184113–184119. Bibcode:2007PhRvB..76r4113Z. arXiv:0708.3694 . doi:10.1103/PhysRevB.76.184113.

[Cumberland-6] Cumberland, Robert W.; et al. Osmium Diboride, An Ultra-Incompressible, Hard Material. Journal of the American Chemical Society. April 27, 2005, 127 (20): 7264–5 [2022-01-01]. PMID 15898746. doi:10.1021/ja043806y. （原始內容存檔於2008-09-07）.

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