« Diborure de rhénium » : différence entre les versions
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'''Le diborure de rhénium''' ([[Rhénium|Re]][[Bore|B]]<sub>2</sub>) est un [[matériau superdur]] synthétique. La première synthèse a été décrite en 1962<ref>{{article|langue=en|prénom1=S. J.|nom1=La Placa|prénom2=B.|nom2=Post|titre=The crystal structure of rhenium diboride|périodique=Acta Cryst.|lien périodique=Acta Crystallographica|volume=15|numéro=|année=1962|pages=97-99|issn=0365-110X|doi=10.1107/S0365110X62000298}}.</ref>. La [[Dureté (matériau)|dureté]] du diborure de rhénium a été questionnée<ref name=Quin2008>{{article|langue=en|prénom1=J|nom1=Quin|prénom2=D.|nom2=He|et al.=oui|titre=Is Rhenium Diboride a Superhard Material?|périodique=Adv. Mater.|lien périodique=Advanced Materials|volume=20|numéro=24|année=2008|pages=4780–4783|issn=0935-9648|doi=10.1002/adma.200801471}}.</ref>, bien qu'il ait été démontré que ce matériau pouvait rayer du [[diamant]]<ref name=Chung2007>{{article|langue=en|prénom1=H.-Y.|nom1=Chung|prénom2=M. B.|nom2=Weinberger|et al.=oui|titre=Synthesis of Ultra-Incompressible Superhard Rhenium Diboride at Ambient Pressure|périodique=Science|lien périodique=Science (revue)|volume=316|numéro=5823|année=2007|pages=436-439|issn=0036-8075|doi=10.1126/science.1139322}}.</ref>. La prodution du diborure de rhénium ne nécessite pas l'emploi de fortes pression comme avec les autres [[Matériau superdur|matériaux superdurs]], comme le [[nitrure de bore]] cubique, ce qui fait que sa fabrication est peu coûteuse. Cependant le [[rhénium]] lui-même est un métal cher. Le composé est formé d'un mélange de [[rhénium]], connu pour sa résistance aux fortes pressions, et de [[bore]], qui forme des[[ liaisons covalentes]] courtes et fortes avec le rhénium. |
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Le diborure de rhénium peut être synthétisé par au moins trois méthodes différentes à pression atmosphérique standard : la [[Métathèse (chimie)|métathèse]] en phase solide, la [[Fusion des métaux|fusion]] dans un [[arc électrique]], et le chauffage direct des éléments. |
Le diborure de rhénium peut être synthétisé par au moins trois méthodes différentes à pression atmosphérique standard : la [[Métathèse (chimie)|métathèse]] en phase solide, la [[Fusion des métaux|fusion]] dans un [[arc électrique]], et le chauffage direct des éléments<ref name=Chung2007 />. |
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La dureté du ReB<sub>2</sub> montre une très forte [[anisotropie]] du fait de sa structure hexagonales en couches. Cette [[Dureté (matériau)|dureté]] ([[Dureté Vickers|H<sub>V</sub>]] ~ 22 GPa) est bien plus faible que celle du [[diamant]], et est comparable au [[carbure de tungstène]], au [[carbure de silicium]], au [[diborure de titane]] ou au [[diborure de zirconium]]<ref name=Quin2008 />. |
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ReB<sub>2</sub> réagit lentement avec l'eau pour donner un [[hydroxyde]]. |
ReB<sub>2</sub> réagit lentement avec l'eau pour donner un [[hydroxyde]]. |
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Version du 26 juin 2015 à 16:45
| Diborure de magnésium | |
| Identification | |
|---|---|
| Nom UICPA | Diborure de rhénium |
| No CAS | |
| Apparence | poudre noire |
| Propriétés chimiques | |
| Formule | ReB2 |
| Masse molaire[1] | 207,829 ± 0,015 g/mol B 10,4 %, Re 89,6 %, |
| Propriétés physiques | |
| T° fusion | 2 400 °C[2] |
| Masse volumique | 2,7 g·cm-3 |
| Cristallographie | |
| Système cristallin | hexagonal |
| Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire. | |
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Le diborure de rhénium (ReB2) est un matériau superdur synthétique. La première synthèse a été décrite en 1962[3]. La dureté du diborure de rhénium a été questionnée[4], bien qu'il ait été démontré que ce matériau pouvait rayer du diamant[5]. La prodution du diborure de rhénium ne nécessite pas l'emploi de fortes pression comme avec les autres matériaux superdurs, comme le nitrure de bore cubique, ce qui fait que sa fabrication est peu coûteuse. Cependant le rhénium lui-même est un métal cher. Le composé est formé d'un mélange de rhénium, connu pour sa résistance aux fortes pressions, et de bore, qui forme desliaisons covalentes courtes et fortes avec le rhénium.
Synthèses
Le diborure de rhénium peut être synthétisé par au moins trois méthodes différentes à pression atmosphérique standard : la métathèse en phase solide, la fusion dans un arc électrique, et le chauffage direct des éléments[5].
Dans la réaction de métathèse, le trichlorure de rhénium et le diborure de magnésium sont mélangés et chauffés sous atmosphère inerte, et le sous-produit formé, le chlorure de magnésium, est éliminé. L'excès de bore est nécessaire pour prévenir la formation d'autres phases, comme le Re7B3 and Re3B.
Dans la méthode de fusion dans un arc électrique, le rhénium et le bore sont mélangés sous forme de poudres sous atmosphère inerte et un fort courant électriques passe à travers le mélange.
Dans la méthode de réaction directe, le mélange rhénium-bore est scellé sous vide et à une température de 1 000 °C pendant cinq jours.
Les deux dernières méthodes sont capable de produire du ReB2 pur sans d'autres phases, comme confirmé par cristallographie aux rayons X.
Propriétés
La dureté du ReB2 montre une très forte anisotropie du fait de sa structure hexagonales en couches. Cette dureté (HV ~ 22 GPa) est bien plus faible que celle du diamant, et est comparable au carbure de tungstène, au carbure de silicium, au diborure de titane ou au diborure de zirconium[4].
ReB2 réagit lentement avec l'eau pour donner un hydroxyde.
Deux facteurs contribuent à la dureté du diborure de rhénium: une grande densité des électrons de valence, et la présence de nombreuses liaisons covalentes courtes[5],[6]. Le rhénium a l'une des plus fortes densité d'électrons de valence parmi les métaux de transition (476 électrons/nm3, à comparer à 572 électrons/nm3 pour l'osmium et 705 électrons/nm3 pour le diamant[7]). L'ajout de bore ne nécessite qu'une expansion de 5% de la structure cristalline du rhénium, car les petits atomes de bore remplissent les interstices existants entre les atomes de rhénium. De plus, les électronégativités du rhénium et du bore sont assez proches (1.9 et 2.04 sur l'échelle de Pauling) pour former des liaisons covalentes dans lesquelles les électrons sont partagés de façon pratiquement équitables.
Voir aussi
Références
- Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
- (en) L. M. Gaidar' et V. Z. Zhilkin, « Forward slip in the rolling of strip from metal powders », Soviet Powder Metallurgy and Metal Ceramics, vol. 7, no 4, , p. 258-261 (ISSN 0038-5735, DOI 10.1007/BF00775787).
- (en) S. J. La Placa et B. Post, « The crystal structure of rhenium diboride », Acta Cryst., vol. 15, , p. 97-99 (ISSN 0365-110X, DOI 10.1107/S0365110X62000298).
- (en) J Quin, D. He et al., « Is Rhenium Diboride a Superhard Material? », Adv. Mater., vol. 20, no 24, , p. 4780–4783 (ISSN 0935-9648, DOI 10.1002/adma.200801471).
- (en) H.-Y. Chung, M. B. Weinberger et al., « Synthesis of Ultra-Incompressible Superhard Rhenium Diboride at Ambient Pressure », Science, vol. 316, no 5823, , p. 436-439 (ISSN 0036-8075, DOI 10.1126/science.1139322).
- (en) W. Zhou, H. Wu et al., « Electronic, dynamical, and thermal properties of ultra-incompressible superhard rhenium diboride: A combined first-principles and neutron scattering study », Phys. Rev. B, vol. 76, no 18, , p. 184113 (ISSN 1098-0121, DOI 10.1103/PhysRevB.76.184113).
- (en) R. W. Cumberland, M. B. Weinberger et al., « Osmium Diboride, An Ultra-Incompressible, Hard Material », J. Am. Chem. Soc., vol. 127, no 20, , p. 7264–7265 (ISSN 0002-7863, DOI 10.1021/ja043806y).
