Бор

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Бор (B)
Атомний номер 5
Зовнішній вигляд
простої речовини
твердий, крихкий,
чорний напівметал
Властивості атома
Атомна маса
(молярна маса)
10,811 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома 98 пм
Енергія іонізації
(перший електрон)
800,2(8,29) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація [He] 2s2 2p1
Хімічні властивості
Ковалентний радіус 82 пм
Радіус іона 23 (+3e) пм
Електронегативність
(за Полінгом)
2,04
Електродний потенціал
Ступені окиснення 3
Термодинамічні властивості
Густина 2,34 г/см³
Питома теплоємність 1,025 Дж/(K моль)
Теплопровідність 27,4 Вт/(м К)
Температура плавлення 2573 K
Теплота плавлення 23,60 кДж/моль
Температура кипіння 3931 K
Теплота випаровування 504,5 кДж/моль
Молярний об'єм 4,6 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки ромбоедрична
Період ґратки 8,730 Å
Відношення c/a 0,576
Температура Дебая 1250,00 K
Періодична система елементів
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

Бор (англ. boron, нім. Воr) — хімічний елемент. Символ В, ат. н. 5, ат.м. 10, 811. Неметал. Темно-сірі кристали. У природі існує у вигляді боратів. Має понад 10 алотропних модифікацій. Кларк 5·10-3 % за масою. Аморфний бор існує у вигляді коричневого порошку. Найважливіші мінерали — бура та керніт. Світові запаси бл. 100 млн т.

Історія і походження назви[ред.ред. код]

Із старовини в ювелірній справі застосовувалася сполука бура, що містила бор, відома середньовічним алхімікам під арабською назвою burag і латинським, — Borax. Буру використовували як плавень — для паяння золота і срібла, для додання легкоплавкості глазурі і склу. На початку XVII століття з бури було отримано речовину, яку пізніше стали називати борною кислотою. У 1808 році французькі хіміки Л. Ж. Гей-Люссак і Л. Тенар і англійський хімік Г. Деві, що запізнився на 9 днів, повідомили про відкриття елементу. Вони отримали його прожаренням борної кислоти з металевим калієм, який незадовго перед цим був відкритий Деві. Після отримання речовини французькі хіміки дали назву елементу бор, а Деві — борон (лат. Boron), останнє збереглося в англійській мові.

Отримання[ред.ред. код]

Кристалічний бор

У промисловості з природних боратів сплавом з содою отримують буру. При обробці природних мінералів бору сірчаною кислотою утворюється борна кислота. З борної кислоти H3BO3 прожаренням отримують оксид B2O3, а потім його або буру відновлюють активними металами (магнієм або натрієм) до вільного бору.

\mathrm{B_2O_3 + 3 \ Mg \longrightarrow 3 \ MgO + 2 \ B}

\mathrm{KBF_4 + 3 \ Na \longrightarrow 3 \ NaF + \ KF + \ B}

При цьому у вигляді сірого порошку утворюється аморфний бор. Кристалічний бор високої чистоти можна отримати перекристалізацією, але в промисловості його отримують електролізом розплавлених флуороборатів або термічним розкладанням парів броміду бору BBr3 на розжареному до 1000–1500 °C танталовому дроті у присутності водню.

\mathrm{2BBr_3 + 3 \ H_2 \longrightarrow 2 \ B + 6 \ HBr}

Можливо також використання крекінгу бороводнів.

Фізичні властивості[ред.ред. код]

Надзвичайно тверда речовина (поступається тільки алмазу, нітриду вуглецю, нітриду бору (боразону), карбіду бору, бор-вуглець-кремнію, карбіду скандію-титану). Крихкий, володіє напівпровідниковими властивостями (широкозонний напівпровідник).

Хімічні властивості[ред.ред. код]

Бор вельми інертна речовина, нерозчинна у воді і кислотах. Горить у флуорі.

Застосування[ред.ред. код]

Застосовують сполуки бору в металургії, медицині, ядерній фізиці, електроніці тощо. Бор знаходить застосування у вигляді добавки при отриманні корозійно стійких і жаростійких сплавів. Поверхневе насичення сталевих деталей бором підвищує їх механічні і антикорозійні властивості. Карбіди бору (В4С і В13С2) володіють високою твердістю, це — хороші абразивні матеріали. Раніше вони широко використовувались для виготовлення свердел, вживаних зубними лікарями (звідси назва бормашина). Карбід бору застосовується в компактному вигляді для виготовлення газодинамічних підшипників.

Бор (у вигляді волокон) служить зміцнюючою речовиною багатьох композиційних матеріалів. Сам бор і його з'єднання — нітрид BN та інші — використовуються як напівпровідникові матеріали і діелектрики, алмазоподібна модифікація нітриду бору(боразон) по твердості майже не поступається алмазу і застосовується як важливий абразивний і різцевий матеріал. Газоподібні BF використовують в лічильниках теплових нейтронів.

Бор (його нуклід 10В) характеризується високим ефективним перерізом захоплення теплових нейтронів (3·10-25 м²). Важливо, що при цій ядерній реакції виникають тільки стабільні ядра. Тому чистий бор і, особливо, його сплави застосовують у вигляді матеріалів, що поглинають нейтрони, при виготовленні для ядерних реакторів регулюючих стрижнів, що уповільнюють або припиняють реакції ділення.

Близько 50 % природних і штучних сполук бору використовують при виробництві скла (так звані боросилікатні типи скла), близько 30 % — при виробництві миючих засобів. Нарешті, приблизно 4-5 % з'єднань бору витрачається при виробництві емалей, глазурі, металургійних флюсів.

У медицині як антисептичний засіб знаходять застосування бура і борна кислота (у вигляді водно-спиртових розчинів). У побуті буру або борну кислоту використовують для знищення побутових комах, зокрема, тарганів (бура, потрапляючи в органи травлення таргана, кристалізується, і гострі голчаті кристали, що утворилися, руйнують тканини цих органів).

Окремо також варто вказати на те, що сплави бор-вуглець-кремній володіють надвисокою твердістю і здатні замінити будь-який шліфувальний матеріал (окрім нітріда вуглецю, алмазу, нітриду бору по мікротвердості) а за вартістю і ефективністю шліфування (економічною) перевершують всі відомі людству абразивні матеріали. Ряд органічних похідних бору є надзвичайно ефективними ракетними паливами (диборан, тетраборан, пентаборан та ін.), а деякі полімерні сполуки з воднем і вуглецем є надзвичайно стійкими до хімічних дій і високих температур, наприклад широко відомий пластик Карборан-22.

  1. Література


Реторта Це незавершена стаття з хімії.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.