6.3: Boruros

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Andrew R. Barron
Rice University via CNX

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La naturaleza no metálica del boro significa que hace que una serie de compuestos binarios con elementos sean más electropositivos que él mismo (es decir, metales). Estos compuestos se llaman boruros, y algunos también se forman con elementos metaloides (por ejemplo, arsénico). Al respecto, los boruros pueden considerarse similares a los carburos, siliciuros y algunos fosfuros.

Los boruros se preparan de varias maneras, sin embargo, la combinación directa de los elementos, (6.3.1), es la más simple. Otras vías incluyen, electrólisis de las sales fundidas, y la reducción del óxido metálico con una mezcla de carbono y carburo de boro.

\[ \text{M + x B} \rightarrow \text{MB}_\text{x}\]

Los boruros metálicos son generalmente de carácter refractario y químicamente inertes, mientras que a menudo tienen propiedades mejores que las de los elementos constituyentes. Por ejemplo, la conductividad térmica del TiB ₂ es aproximadamente diez veces mayor que la del titanio, y el punto de fusión es significativamente mayor (Tabla\(\PageIndex{1}\)).

Cuadro\(\PageIndex{1}\): Los puntos de fusión de los metales del Grupo 4 y sus boruros.
Element	Punto de fusión (°C)	Boruro	Punto de fusión (°C)
Ti	1725	TiB ₂	3225
Zr	1855	ZrB ₂	2990
Hf	2233	HfB ₂	3100

Las estructuras de los boruros metálicos dependen de la relación M:B. Los boruros con un átomo de boro aislado tienen una relación B:M baja: M ₄ B, M ₃ B, M ₂ B, M ₅ B ₂ y M ₇ B ₃. En tales compuestos el átomo de boro se encuentra normalmente en un agujero triangular-prismático o cuadrado-antiprismático en una red metálica. Los boruros con relación igual o casi igual de metal y boro tienen estructuras con pares de átomos de boro (como en V ₃ B ₂), cadenas simples de boro (observadas en todos los compuestos MB) o cadenas dobles de boro (observadas para muchos compuestos M ₃ B ₄). El aumento del contenido de boro da como resultado estructuras bidimensionales. Por ejemplo, MB ₂ generalmente consiste en capas hexagonales alternas de metal y boro (Figura\(\PageIndex{1}\)). Finalmente, los boruros ricos en boro (por ejemplo, MB ₄, MB ₆ y MB ₁₂) tienen estructuras tridimensionales.