Бор (элемент)

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

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.

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.

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).

Химические свойства

Бор весьма инертное вещество и нерастворим в воде и кислотах. Горит во фторе.

Применение

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.

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.

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.

Безопасность и токсикология

Соединения бора

См. также

Соединения бора

Ссылки


Периодическая система элементов
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
 
Начальная страница  » 
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Home