Sunday, March 31, 2013

Nuevos conocimientos sobre la química del boro a temperatura ambiente


Un modelo de bolas y varillas estructural de boro romboédrica se muestra en primer plano y una imagen de Badwater Basin en California se muestra en el fondo. Los pisos Cuenca Badwater sal contienen altas concentraciones de minerales de evaporación, tales como bórax, un importante compuesto que contiene boro. Crédito: Tadashi Ogitsu; Liam Krauss / Livermore Computing.
En la tabla periódica, el boro ocupa una posición peculiar, de transición. Se sienta en la primera fila, y tiene elementos metálicos a su izquierda, y no metales a su derecha. Además, es el único que no metálico en la tercera columna de la tabla periódica. No es sorprendente que la estructura cristalográfica y la topología de la forma estable del boro a temperatura ambiente (β-boro) no son compartidas por cualquier otro elemento, y son extremadamente complejas. La complejidad formidable de β-boro, que se caracteriza por icosaedros interconexión (un poliedro regular con 20 caras triangulares equiláteros idénticos) sitios parcialmente ocupados, y un número inusualmente grande de átomos por celda unitaria (más de 300), se conoce desde hace más de 40 años.


Los orbitales enlazantes (superficies de color rojo y azul) en B-boro demuestran cómo las vacantes e intersticiales auto-puede estabilizar la estructura. Izquierda: Parte de la forma estable de boro llamada unidad B28 (oro bola y el palo) tiene una inestabilidad local que conduce a la introducción de las vacantes B13 con orbitales desocupados (superficies rojas). Derecha: El sistema se estabiliza como dos átomos de boro intersticiales (B17 y B18) se introducido como un par, que transforma los orbitales desocupados (superficies rojas a la izquierda) para completar casi enlaces químicos (superficies azules a la derecha cerca de la B17 y B18 intersticiales).

El boro sigue siendo el único elemento purificado en cantidades macroscópicas por lo que la geometría del estado fundamental no ha sido completamente determinada por experimentos. Progreso teórico en la última década ha arrojado a la luz numerosas propiedades de boro elemental, dando lugar a una caracterización detallada de su estructura en condiciones ambientales, así como de sus propiedades electrónicas y termodinámico.

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