Бор (элемент)
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
| Бор(B) | |
|---|---|
| Атомный номер | 5 |
| Внешний вид | Твёрдый, хрупкий, блестяще-чёрный. полуметалл |
| Свойства атома | |
| Атомная масса (молярная масса) |
10.811 а. е. м. (г/моль) |
| Радиус атома | 98 пм |
| Энергия ионизации (первый электрон) |
800.2(8.29) кДж/моль (эВ) |
| Электронная конфигурация | [He] 2s2 2p1 |
| Химические свойства | |
| Ковалентный радиус | 82 пм |
| Радиус иона | 23 (+3e) пм |
| Электроотрицательность (по Полингу) |
2.04 |
| Электродный потенциал | — |
| Степени окисления | 3 |
| Термодинамические свойства | |
| Плотность | 2.34 г/см³ |
| Удельная теплоёмкость | 1.025 Дж/(K·моль) |
| Теплопроводность | 27.4 Вт/(м·K) |
| Температура плавления | 2573 K |
| Теплота плавления | 23.60 кДж/моль |
| Температура кипения | 3931 K |
| Теплота испарения | 504.5 кДж/моль |
| Молярный объём | 4.6 см³/моль |
| Кристаллическая решётка | |
| Структура решётки | ромбоэдрическая |
| Период решётки | 8.730 Å |
| Отношение c/a | 0.576 |
| Температура Дебая | 1250.00 K |
Содержание |
[править] История и происхождение названия
С древности в ювелирном деле применялось содержащее бор соединение бура, известное средневековым алхимикам под арабским названием burag и латинским — Borax. Буру использовали как плавень (флюс) — для пайки золота и серебра, для придания легкоплавкости глазури и стеклу. В начале XVII века из буры было получено вещество, которое позднее стали называть борной кислотой. В 1808 году французские химики Л. Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар и опоздавший на 9 дней английский химик Г. Дэви сообщили об открытии элемента. Они получили его прокаливанием борной кислоты с металлическим калием, который незадолго перед этим был открыт Дэви. После получения вещества французские химики дали название элементу бор, а Дэви — борон (лат. Boron), последнее сохранилось в английском языке.
[править] Получение
В промышленности из природных боратов сплавлением с содой получают буру. При обработке природных минералов бора серной кислотой образуется борная кислота. Из борной кислоты H3BO3 прокаливанием получают оксид B2O3, а затем его или буру восстанавливают активными металлами (магнием или натрием) до свободного бора.
При этом в виде серого порошка образуется аморфный бор. Кристаллический бор высокой чистоты можно получить перекристаллизацией, но в промышленности его чаще получают электролизом расплавленных фтороборатов или термическим разложением паров бромида бора BBr3 на раскалённой до 1000—1500°C танталовой проволоке в присутствии водорода.
Наиболее чистый бор получают пиролизом бороводородов. Такой бор используется для производства полупроводниковых материалов и тонких химических синтезов.
[править] Физические свойства
Чрезвычайно твёрдое вещество (уступает только алмазу, нитриду углерода, нитриду бора (боразону), карбиду бора, сплаву бор-углерод-кремний, карбиду скандия-титана). Обладает хрупкостью и полупроводниковыми свойствами (широкозонный полупроводник).
[править] Химические свойства
Бор весьма инертное вещество и нерастворим в воде и кислотах. Горит во фторе.
[править] Применение
[править] Элементарный бор
Бор (в виде волокон) служит упрочняющим веществом многих композиционных материалов.
Бор (его нуклид 10В) характеризуется высоким эффективным сечением захвата тепловых нейтронов (3·10-25 м2). Важно, что при этой ядерной реакции возникают только стабильные ядра. Поэтому чистый бор и, особенно, его сплавы применяют в виде поглощающих нейтроны материалов при изготовлении для ядерных реакторов регулирующих стержней, замедляющих или прекращающих раекции деления.
[править] Соединения бора
Бор находит применение в виде добавки при получении коррозионно устойчивых и жаропрочных сплавов. Поверхностное насыщение стальных деталей бором (борирование) повышает их механические и антикоррозийные свойства. Карбиды бора (В4С и В13С2) обладают высокой твёрдостью, это — хорошие абразивные материалы. Ранее их широко использовали для изготовления свёрл, применяемых зубными врачами (отсюда название бормашина). Карбид бора применяется в компактном виде для изготавления газодинамических подшипников.
Сам бор и его соединения — нитрид BN и другие — используются как полупроводниковые материриалы и диэлектрики, алмазоподобная модификация нитрида бора(боразон) по твердости почти не уступает алмазу и применяется как важный абразивный и резцовый материал. Газообразный BF используют в счётчиках тепловых нейтронов.
Около 50% природных и искусственных соединений бора используют при производстве стёкол (так называемые боросиликатные стекла), около 30 % — при производстве моющих средств. Наконец, примерно 4—5 % соединений бора расходуется при производстве эмалей, глазурей, металлургических флюсов.
Пербораты / пероксоборатоы (содержат ион [B2(O2)2(OH)4]2–) Технический продукт содержит до 10,4% "активного кислорода", на их основе производят отбеливатели, "не содержащие хлор" ("персиль", "персоль" и др.).
В медицине как антисептические средства находят применение бура и борная кислота (в виде водно-спиртовых растворов). В быту буру или борную кислоту используют для уничтожения бытовых насекомых, в частности, тараканов (бура, попадая в органы пищеварения таракана, кристаллизуется, и образовавшиеся острые игольчатые кристаллы разрушают ткани этих органов).
Отдельно также стоит указать на то что сплавы бор-углерод-кремний обладают сверхвысокой твердостью и способны заменить любой шлифовальный материал (кроме нитрида углерода, алмаза, нитрида бора по микротвердости) а по стоимости и эффективности шлифования (экономической) превосходят все известные человечеству абразивные материалы.
[править] Бороводороды и борорганические соединения
Ряд органических производных бора(бороводороды) являются чрезвычайно эффективными ракетными топливами (диборан, пентаборан,тетраборан, и др), а некоторые полимерные соединения с водородом и углеродом являются чрезвычайно стойкими к химическим воздействиям и высоким температурам, например широко известный пластик Карборан-22.
[править] Безопасность и токсикология
Соединения бора
[править] См. также
[править] Ссылки
| 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 | Uub | Uut | Uuq | Uup | Uuh | 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 | ||||||||
