Hexaboreto de lantânio

Hexaboreto de lantânio (LaB₆, também chamado boreto de lantânio e LaB) é um composto químico inorgânico, um boreto do lantânio. É um material cerâmico refratário que tem um ponto de fusão de 2210 °C, e é insolúvel em água e ácido clorídrico. Ele tem uma baixa função trabalho e uma das mais altas emissividades de elétrons conhecidas, sendo estável no vácuo. Amostras estequiometricas são coloridas de um violeta-púrpura intenso, enquanto aquelas ricas em boro (acima de LaB_6.07) são azuis. Borbardeamento por íons altera sua cor de púrpura para verde esmeralda.^[2]

Hexaboreto de lantânio Alerta sobre risco à saúde
Outros nomes	Boreto de lantânio
Identificadores
Número CAS	12008-21-8
Propriedades
Fórmula molecular	LaB6
Massa molar	203.78 g/mol
Aparência	violeta púrpura intenso
Densidade	2,61 g·cm-3 (20 °C)[1]
Ponto de fusão	2210 °C[1]
Solubilidade em água	insolúvel[1]
Estrutura
Estrutura cristalina	Cúbico
Grupo de espaço	Pm3m ; Oh
Página de dados suplementares
Estrutura e propriedades	n, εr, etc.
Dados termodinâmicos	Phase behaviour Solid, liquid, gas
Dados espectrais	UV, IV, RMN, EM
Exceto onde denotado, os dados referem-se a materiais sob condições normais de temperatura e pressão Referências e avisos gerais sobre esta caixa. Alerta sobre risco à saúde.

Um cátodo quente de hexaboreto de lantânio. Imagem cortesia de Kimball Physics, Inc.

Cátodos de hexaboreto de lantânio. Imagem cortesia de Applied Physics Technologies

O principal uso do hexaboreto de lantânio é em cátodos quentes, quer como um cristal único ou como revestimento depositado por deposição física de vapor. Hexaboretos, tais como o hexaboreto de lantânio (LaB₆) e hexaboreto de cério (CeB₆), tem baixas funções de trabalho, aproximadamente 2,5 eV. Eles também são pouco resistentes ao envenenamento do cátodo. Cátodos de hexaboreto de cério tem uma menor taxa de evaporação a 1700 K que o hexaboreto de lantânio, mas eles tornam-se iguais a temperaturas acima de 1850 K.^[3] Cátodos de hexaboreto de cério tem uma e meia vez o tempo de vida dos de hexaboreto de lantânio, devido à anterior maior resistência à contaminação por carbono. Cátodos de hexaboreto são aproximadamente dez vezes mais "brilhantes" que cátodos de tungstênio, e tem 10-15 vezes mais longo tempo de vida. Dispositivos e técnicas nas quais cátodos de hexaboreto são usados incluem microscópios eletrônicos, tubos de microondas, litografia por elétrons, soldagem por feixe de elétrons, tubos de raios X, e laser de elétrons livres. Hexaboreto de lantânio lentamente evapora dos cátodos aquecidos e forma depósitos sobre os cilindroS de Wehnelt e aberturas. LaB₆ é também usado como um padrão de tamanho/tensão em difração de pó por raio X para calibrar o alargamento instrumental dos picos de difração.^[4]

LaB₆ é um supercondutor com uma temperatura de transição relativamente baixa de 0,45 K. ^[5]

Estrutura

Estrutura simplificada do hexaboreto de lantânio, LaB₆. Esse composto é formado por cátions de lantânio trivalente ligados por ligação iônica a ânions (B₆^2-)_n poliméricos cuja unidade de repetição consiste num octaedro de seis átomos de boro que se liga a seis outros octaedros vizinhos pelos vértices, formando um retículo tridimensional cúbico, dentro do qual os íons La³⁺ se alojam. A estrutura possui ainda elétrons livres (e-) na banda de condução, que formam uma ligação metálica entre os íons de lantânio.

Hexaboreto de lantânio é um composto cerâmico pertencente ao grupo dos boretos. Apresenta uma estrutura relativamente incomum, na qual íons La³⁺ emparelham-se com clusters octaédricos aniônicos formados por seis átomos de boro (hexaboreto). Essa entidade é um polímero tridimensional, no qual cada boro do vértice de um octaedro se liga a um boro de outro octaedro, formando uma estrutura tridimensional. Cada octaedro de seis boros carrega uma carga negativa de -2. Um elétron livre está presente na estrutura para anular a terceira carga positiva do lantânio.

As ligações químicas entre os cátions de lantânio e os ânions hexaboreto poliméricos são ligações iônicas. Também há ligação metálica entre os íons de lantânio por meio dos elétrons livres. As ligações entre os boros de um octaedro e o octaedro vizinho são ligações covalentes simples B–B, enquanto as ligações entre os boros dentro de cada octaedro são um híbrido de ressonância entre ligações covalentes simples e ligações tricentradas com 2 elétrons. Este composto possui, portanto, os três tipos básicos de ligação química (iônica, covalente e metálica) simultaneamente.^[6]

Referências

1. Base de dados Hexaboreto de lantânio por AlfaAesar, consultado em 9. Februar 2010 .
2. T. Lundström "Structure, defects and properties of some refractory borides" Pure & Appl. Chem. 57(10) 1383 (1985) free download.
3. «Comparing Lanthanum Hexaboride (LaB6) and Cerium Hexaboride (CeB6) Cathodes». Consultado em 5 de maio de 2009
4. C. T. Chantler, C. Q. Tran, and D. J. Cookson (2004). «Precise measurement of the lattice spacing of LaB₆ standard powder by the x-ray extended range technique using synchrotron radiation». Phys. Rev. A. 69: 042101. doi:10.1103/PhysRevA.69.042101 !CS1 manut: Nomes múltiplos: lista de autores (link)
5. G. Schell, H. Winter, H. Rietschel, and F. Gompf (1982). «Electronic structure and superconductivity in metal hexaborides». Phys. Rev. B. 25: 1589. doi:10.1103/PhysRevB.25.1589 !CS1 manut: Nomes múltiplos: lista de autores (link)
6. https://www.researchgate.net/figure/The-crystal-structure-of-Lanthanum-hexaboride-Two-unit-cells-are-shown-in-order-to_fig1_253260780