البورون (عنصر كيميائي). عنصر البورون. خصائص البورون. تطبيق البورون

تعريف

بور- العنصر الخامس من الجدول الدوري . التعيين - B من الكلمة اللاتينية "borum". تقع في الفترة الثانية، مجموعة IIIA. يشير إلى غير المعادن. الشحنة النووية 5.

البورون نادر نسبياً في الطبيعة؛ المحتوى العام في قشرة الأرضحوالي 10 -3٪ (كتلة).

تشمل مركبات البورون الطبيعية الرئيسية حمض البوريك H 3 BO 3 وأملاح أحماض البوريك، وأشهرها البوراكس Na 2 B 4 O 7 × 10 H 2 O.

في ظل الظروف العادية، يكون البورون مادة ذات بنية بلورية (نظام معيني السطوح) ذو لون رمادي غامق (الشكل 1). وهو مقاوم للحرارة (نقطة الانصهار 2075 درجة مئوية، ونقطة الغليان 3700 درجة مئوية)، ومغناطيسي، وله خصائص أشباه الموصلات.

أرز. 1. البورون. مظهر.

الكتلة الذرية والجزيئية للبورون

الوزن الجزيئي النسبي M rهي الكتلة المولية للجزيء مقسومة على 1/12 الكتلة المولية لذرة الكربون 12 (12 درجة مئوية). هذه كمية بلا أبعاد.

الكتلة الذرية النسبية أ صهي الكتلة المولية لذرة مادة مقسومة على 1/12 من الكتلة المولية لذرة الكربون 12 (12 درجة مئوية).

نظرًا لوجود البورون في الحالة الحرة على شكل جزيئات B أحادية الذرة، فإن قيم كتلته الذرية والجزيئية تتطابق. وهي تساوي 10.806.

التعديلات المتآصلة والتآصلية للبورون

يتميز البورون بمظاهر التآصل، أي. وجودها في شكل عدة مواد بسيطة تسمى التعديلات المتآصلة (المتآصلة). أولاً، يوجد البورون في حالتين من التجميع - بلوري (رمادي ملون) وغير متبلور (رمادي ملون). أبيض). ثانيًا، في شكله البلوري، يحتوي البورون على أكثر من 10 تعديلات متآصلة. على سبيل المثال، يمكن دمج ذرات البورون في مجموعات B 12، والتي لها شكل المجسم العشروني - وهو ذو عشرين وجهًا (الشكل 2).

أرز. 2. تجمع عشري الوجوه لذرات البورون ب12.

يمكن تحديد موقع هذه الأشكال العشرينية الوجوه B12، بدورها، بالنسبة لبعضها البعض في البلورة بطرق مختلفة:

نظائر البورون

يوجد البورون في الطبيعة على شكل نظيرين مستقرين 10 ب (19.8%) و11 ب (80.2%). الأعداد الكتلية لهما هي 10 و11 على التوالي. تحتوي نواة ذرة نظير البورون 10B على خمسة بروتونات وخمسة نيوترونات، ويحتوي النظير 11B على نفس العدد من البروتونات وأربعة نيوترونات.

هناك اثني عشر نظيرًا اصطناعيًا (مشعًا) للبورون بأعداد كتلية من 5 إلى 17، وأكثرها استقرارًا هو 8 B مع عمر نصف يبلغ 0.77 ثانية.

أيونات البورون

يوجد عند مستوى الطاقة الخارجي لذرة البورون ثلاثة إلكترونات وهي:

1س 2 2س 2 2ص 1 .

نتيجة للتفاعل الكيميائي، يمكن أن يفقد البورون إلكترونات التكافؤ، أي. تكون مانحة لها، وتتحول إلى أيون موجب الشحنة (B3+) أو تقبل إلكترونات من ذرة أخرى، أي. يكون متقبلاً لها ويتحول إلى أيون سالب الشحنة (ب3-):

ب 0 -3e → ب 3+ ;

ب 0 +3ه → ب 3- .

جزيء البورون والذرة

في الحالة الحرة، يوجد البورون على شكل جزيئات أحادية الذرة ب. دعونا نقدم بعض الخصائص التي تميز ذرة البورون وجزيئه:

سبائك البورون

في علم المعادن، يستخدم البورون كمادة مضافة للصلب وبعض السبائك غير الحديدية. تؤدي إضافة كميات صغيرة جدًا من البورون إلى تقليل حجم الحبيبات، مما يؤدي إلى تحسين الخواص الميكانيكية للسبائك. كما يتم استخدام تشبع سطح منتجات الصلب بالبورون - البوريدينج، مما يزيد من الصلابة ومقاومة التآكل.

أمثلة على حل المشكلات

مثال 1

مثال 2

يمارس	ابحث عن صيغة مركب البورون مع الهيدروجين (البوران) الذي يحتوي على تركيبة في كسور كتلة بنسبة مئوية: البورون - 78.2؛ الهيدروجين - 21.8. فإذا كانت كتلة 1سم3 من هذا الغاز تساوي كتلة 1سم3 من النيتروجين.
حل	يتم حساب الجزء الكتلي للعنصر X في جزيء التركيب NX باستخدام الصيغة التالية: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. دعونا نشير إلى عدد مولات العناصر الموجودة في المركب بـ "x" (البورون)، "y" (الهيدروجين). بعد ذلك، ستبدو النسبة المولية على النحو التالي (يتم تقريب قيم الكتل الذرية النسبية المأخوذة من الجدول الدوري لـ D.I. Mendeleev إلى أرقام صحيحة): x:y = ω(B)/Ar(B) : ω(H)/Ar(H); س: ص = 78.2/11: 21.8/1؛ س:ص= 7.12: 21.8= 1: 3. وهذا يعني أن أبسط صيغة لمركب البورون مع الهيدروجين (البوران) ستكون BH 3 وكتلة مولية قدرها 14 جم/مول. حسب ظروف المشكلة: م(ن 2) = م(ن 2) × الخامس(ن 2) / الخامس م = 28 × 1 / 22.4 = 1.25 جم. m(B x H y) = M(B x H y) × V(B x H y) / V m = M(B x H y) × 1 / 22.4. م(ن 2) = م(ب × ح ذ) = م(ب × ح ص) × 1 / 22.4; M(B x H y) = m(N 2) × 22.4 = 1.25 × 22.4 = 28 جم/مول. للعثور على الصيغة الحقيقية للمادة، نجد نسبة الكتل المولية الناتجة: M(B x H y) / M(BH 3) = 28 / 12 = 2. وهذا يعني أن مؤشرات ذرات البورون والهيدروجين يجب أن تكون أعلى مرتين، أي. ستكون صيغة البوران B 2 H 6 .
إجابة	B2H6

بور ( عنصر كيميائي) BOR (عنصر كيميائي)

BOR (lat. Borum)، B (اقرأ البورون)، عنصر كيميائي برقم ذري 5، وزن ذري 10.811. يتكون البورون الطبيعي من نويدتين مستقرتين (سم.نيوكليد) 10 ب (19.57%) و11 ب. يقع بور في الشوط الثاني في المجموعة IIIA. تكوين الغلاف الإلكتروني للطبقة الأولى ق 2 2 ق 2 1 . يبلغ نصف قطر ذرة البورون المحايدة 0.088-0.097 نانومتر، ونصف قطر أيون B 3+ هو 0.025 نانومتر. وفقا لمقياس بولينج، السالبية الكهربية (سم.السالبية الكهربية)البورون 2.04 بالنسبة للبورون، فإن تكوين المركبات في حالة الأكسدة +3 (التكافؤ III) هو الأكثر شيوعًا. نادرًا ما يظهر البورون حالات أكسدة سلبية، ومع المعادن غالبًا ما يشكل مركبات غير متكافئة - البوريدات (سم.بوريدز).
تاريخ الاكتشاف
منذ العصور القديمة، تم استخدام البوراكس الذي يحتوي على البورون في صناعة المجوهرات. (سم.بورا)، والمعروف لدى الكيميائيين في العصور الوسطى تحت الاسم العربي بورغ والاسم اللاتيني بوراكس. تم استخدام البوراكس كتدفق - لحام الذهب والفضة، لإضفاء قابلية الانصهار على الزجاج والزجاج. في بداية القرن الثامن عشر، تم الحصول على مادة من البوراكس، والتي أصبحت تعرف فيما بعد بحمض البوريك. في عام 1808، الكيميائيين الفرنسيين L. J. Gay-Lussac (سم.مثلي الجنس لوساك جوزيف لويس)و L. تينارد (سم.تينار لويس جاك)والكيميائي الإنجليزي جي ديفي، الذي تأخر 9 أيام (سم.ديفي همفري)أعلن عن اكتشاف العنصر. (سم.وقد حصلوا عليه عن طريق تكليس حمض البوريك بمعدن البوتاسيومالبوتاسيوم)
والذي اكتشفه ديفي مؤخرًا. أطلق الكيميائيون الفرنسيون اسم البورون على العنصر، وأطلق عليه ديفي اسم البورون (باللاتينية: Boron)، ويتم حفظ الأخير باللغة الإنجليزية.
التواجد في الطبيعة (سم.لا يتواجد البورون في الطبيعة بشكل حر. وأهم المعادن: البوراكس – Na2B4O710H2O ورباعي بورات الصوديوم والكيرنيت – Na2B4O74H2O وغيرها من البورات الطبيعيةالبورات الطبيعية) (سم.، ساسولين (حمض البوريكأحماض البوريك) ) - ح 3 بو 3 . غالبًا ما توجد مركبات البورون (البورات، البورسليكات، البورواموسيليكات) بتركيزات صغيرة في الصخور البركانية والصخور الرسوبية
. يتواجد في مياه البحيرات (خاصة المرة منها) والبحار. يبلغ محتوى البورون في القشرة الأرضية 1.10-3% من حيث الكتلة (المرتبة 28)، وفي مياه المحيطات 4.41%-10-4% (4.4 مجم/لتر).
في الصناعة، يتم الحصول على البوراكس من البورات الطبيعية عن طريق الدمج مع الصودا. عندما يتم معالجة معادن البورون الطبيعية بحمض الكبريتيك، يتكون حمض البوريك. يتم الحصول على الأكسيد B 2 O 3 من حمض البوريك H 3 BO 3 عن طريق التكليس، ثم يتم اختزاله أو البوراكس مع المعادن النشطة (المغنيسيوم أو الصوديوم) إلى البورون الحر:
ب 2 O 3 + 3Mg = 3MgO + 2B،
2Na 2 B 4 O 7 + 3Na = B + 7NaBO 2.
في هذه الحالة، يتم تشكيل البورون غير المتبلور في شكل مسحوق رمادي. يمكن الحصول على البورون البلوري عالي النقاء عن طريق إعادة التبلور، ولكن في الصناعة يتم الحصول عليه في أغلب الأحيان عن طريق التحليل الكهربائي للفلوروبورات المنصهرة أو التحلل الحراري لبخار بروميد البورون BBr 3 على سلك التنتالوم المسخن إلى 1000-1500 درجة مئوية في وجود الهيدروجين:
2BBr3 + 3H2 = 2B + 6HBr
من الممكن أيضًا استخدام تكسير البوروهيدريدات:
ب 4 ح 10 = 4 ب + 5 ح 2.
الخصائص الفيزيائية والكيميائية
للعديد من الجسدية و الخصائص الكيميائيةيشبه البورون اللافلزية مجموعة السيليكون اللافلزية IVA. (سم.السيليكون)
تحتوي مادة البورون البسيطة على عدة تعديلات، جميعها مبنية من مجموعات مختلفة من ذرات البورون، والتي تمثل الشكل العشريني الوجوه B12.
بلورات البورون لونها أسود-رمادي (نقي جدًا – عديم اللون) وشديد المقاومة للحرارة (نقطة الانصهار 2074 درجة مئوية، نقطة الغليان 3658 درجة مئوية). الكثافة - 2.34 جم/سم3. البورون البلوري - أشباه الموصلات (سم.أشباه الموصلات). من حيث الصلابة، يحتل البورون المرتبة الثانية بين المواد البسيطة (بعد الماس).
البورون الكيميائي خامل تمامًا و درجة حرارة الغرفةيتفاعل فقط مع الفلور:
2ب + 3ف2 = 2بف3
عند تسخينه، يتفاعل البورون مع الهالوجينات الأخرى لتكوين ثلاثي الهاليدات، مع النيتروجين يشكل نيتريد البورون BN، مع الفوسفور - فوسفيد BP، مع الكربون - كربيدات من تركيبات مختلفة (B 4 C، B 12 C 3، B 13 C 2). عند تسخينه في جو الأكسجين أو في الهواء، يحترق البورون مع إطلاق كمية كبيرة من الحرارة، ويتكون أكسيد قوي B 2 O 3:
4ب + 3أو2 = 2ب2أو3
لا يتفاعل البورون بشكل مباشر مع الهيدروجين، على الرغم من أنه معروف جيدًا عدد كبيربوروهيدريد (البورانات) (سم.الهيدروجين)من تركيبات مختلفة تم الحصول عليها عن طريق معالجة بوريدات الفلزات القلوية أو القلوية الأرضية مع الحمض:
ملغم 3 ب 2 + 6 حمض الهيدروكلوريك = ب 2 ح 6 + 3 ملغم كلوريد 2
عند تسخينه بقوة، يُظهر البورون خصائص ترميمية. فهو قادر، على سبيل المثال، على اختزال السيليكون أو الفوسفور من أكاسيدهما:
3SiO 2 + 4B = 3Si + 2B 2 O 3 ؛
3ف 2 يا 5 + 10 فولت = 5 فولت 2 يا 3 + 6 ف
يمكن تفسير خاصية البورون هذه من خلال القوة العالية جدًا للروابط الكيميائية في أكسيد البورون B 2 O 3.
في غياب العوامل المؤكسدة، يكون البورون مقاومًا للمحاليل القلوية. في أحماض النيتريك والكبريتيك الساخنة وفي الماء الملكي، يذوب البورون ليشكل حمض البوريك H 3 BO 3.
أكسيد البورون B2O3 هو أكسيد حمضي نموذجي. يتفاعل مع الماء لتكوين حمض البوريك:
ب 2 يا 3 + 3 ح 2 يا = 2 ح 3 بو 3
عندما يتفاعل حمض البوريك مع القلويات، لا تتشكل الأملاح من حمض البوريك نفسه - البورات (التي تحتوي على BO 3 3- أنيون)، ولكن رباعيات البورات، على سبيل المثال:
4H 3 BO 3 + 2NaOH = Na 2 B 4 O 7 + 7 H 2 O
طلب
يستخدم البورون كمادة مضافة في إنتاج السبائك المقاومة للتآكل والمقاومة للحرارة. تشبع سطح الأجزاء الفولاذية بالبورون (boridation) (سم.بوراتيون)يزيد من خصائصها الميكانيكية والمضادة للتآكل. تتميز كربيدات البورون (B4C وB13C2) بصلابة عالية وهي مواد كاشطة جيدة. في السابق، كانت تستخدم على نطاق واسع لصنع المثاقب التي يستخدمها أطباء الأسنان (ومن هنا جاء اسم المثقاب).
يعمل البورون (على شكل ألياف) كعامل تقوية للعديد من المواد المركبة. يتم استخدام البورون نفسه ومركباته - نيتريد BN وغيرها - كمواد شبه موصلة وعوازل كهربائية. يستخدم BF الغازي في عدادات النيوترونات الحرارية.
يتميز البورون (نواته 10 فولت) بمقطع عرضي عالي الفعالية لالتقاط النيوترونات الحرارية (3·10 -25 م2):
10 5 ب + 1 0 ن 4 2 هو + 7 3 لي
ومن المهم أن مع هذا التفاعل النوويتظهر فقط النوى المستقرة. ولذلك يستخدم البورون النقي وخاصة سبائكه على شكل مواد ممتصة للنيوترونات في صناعة قضبان التحكم للمفاعلات النووية التي تعمل على إبطاء أو إيقاف التفاعلات الانشطارية.
ويستخدم حوالي 50% من مركبات البورون الطبيعية والصناعية في إنتاج الزجاج (ما يسمى بزجاج البورسليكات)، وحوالي 30% في إنتاج المنظفات. وأخيرًا، يتم استهلاك ما يقرب من 4-5% من مركبات البورون في إنتاج المينا والطلاء الزجاجي والتدفقات المعدنية.
في الطب، يتم استخدام البوراكس وحمض البوريك (في شكل محاليل مائية كحولية) كعوامل مطهرة. في الحياة اليومية، يستخدم البوراكس أو حمض البوريك لقتل الحشرات المنزلية، وخاصة الصراصير (البوراكس، عندما يدخل الأعضاء الهضمية للصراصير، يتبلور، والبلورات الحادة التي تشبه الإبرة الناتجة تدمر أنسجة هذه الأعضاء).
الدور البيولوجي
البورون هو عنصر تتبع مهم (سم.العناصر الدقيقة)، ضروري للعمل الطبيعي للنباتات. يؤدي نقص البورون إلى توقف تطورها ويسبب أمراضًا مختلفة للنباتات المزروعة. وهو يعتمد على الاضطرابات في عمليات الأكسدة والطاقة في الأنسجة وانخفاض في التخليق الحيوي للمواد الأساسية. عندما يكون هناك نقص البورون في التربة زراعةاستخدام الأسمدة البورون الدقيقة (سم.الأسمدة الدقيقة)(حمض البوريك والبوراكس وغيرها)، وزيادة الغلة، وتحسين جودة المنتج والوقاية من عدد من الأمراض النباتية.
دور البورون في الحيوانات غير واضح. تحتوي الأنسجة العضلية البشرية على (0.33-1) 10 -4% بورون، والأنسجة العظمية - (1.1-3.3) 10 -4%، والدم - 0.13 ملجم/لتر. يتلقى الشخص كل يوم 1-3 ملغ من البورون من الطعام. الجرعة السامة - 4 جم.

القاموس الموسوعي. 2009 .

انظر ما هو "BOR (عنصر كيميائي)" في القواميس الأخرى:

البورون (lat. Borum)، B، العنصر الكيميائي للمجموعة الثالثة من النظام الدوري لمندليف، العدد الذري 5، الكتلة الذرية 10.811؛ البلورات سوداء رمادية (نقية جدًا B. عديمة اللون). الطبيعي B. يتكون من نظيرين مستقرين: 10B (19%) ... ... الموسوعة السوفيتية الكبرى

اليورانيوم (اللاتينية اليورانيوم)، U (يُنطق "اليورانيوم")، عنصر كيميائي مشع برقم ذري 92، الكتلة الذرية 238.0289. الأكتينويد. يتكون اليورانيوم الطبيعي من خليط من ثلاثة نظائر: 238U، 99.2739%، مع نصف عمر T1/2 = 4.51109 سنة، 235U، ... ... القاموس الموسوعي

الزنك (lat. الزنكوم)، Zn (يُقرأ "الزنك")، عنصر كيميائي برقم ذري 30، الكتلة الذرية 65.39. يتكون الزنك الطبيعي من خليط من خمس نويدات مستقرة: 64Zn (48.6% وزناً)، 66Zn (27.9%)، 67Zn (4.1%)، 68Zn (18.8%) و 70Zn (0.6%).… … القاموس الموسوعي

- (كلور فرنسي، كلور ألماني، كلور إنجليزي) عنصر من مجموعة الهالوجينات؛ علامتها Cl؛ الوزن الذري 35.451 [حسب حسابات كلارك لبيانات ستاس] عند O = 16؛ جسيم Cl2، والذي يتوافق جيدًا مع كثافته التي وجدها بنسن ورينو فيما يتعلق بـ... ... القاموس الموسوعي ف. بروكهاوس وآي. إيفرون

العنصر، في الحالة الغازية، هو المكون الرئيسي للهواء (انظر)؛ تمت الإشارة إلى وجودها في الهواء بشكل مؤكد تمامًا في عام 1772 بواسطة رذرفورد. تم تأسيسها أخيرًا من خلال تجارب بريستلي وشيل وكافنديش ولافوازييه. كافنديش ... ... القاموس الموسوعي ف. بروكهاوس وآي. إيفرون ويكيبيديا

- (يونانية، من البوراكس البوراكس). جسم بسيط، حصل عليه ديفي لأول مرة عن طريق الطلاء الكهربائي عام 1807: تم الحصول عليه من البوراكس، على شكل مسحوق داكن ثقيل، أو على شكل بلورات شفافة. قاموس الكلمات الأجنبية المدرجة في اللغة الروسية.... قاموس الكلمات الأجنبية للغة الروسية

BOR (باللاتينية بوروم)، B، عنصر كيميائي من المجموعة الثالثة من الشكل القصير (المجموعة 13 من الشكل الطويل) من الجدول الدوري، العدد الذري 5، الكتلة الذرية 10.811؛ غير المعدنية هناك نوعان من النظائر المستقرة في الطبيعة: 10 فولت (19.9%) و11 فولت (80.1%). تم الحصول على النظائر ذات الأعداد الكتلية 7-19 بشكل مصطنع.

الخلفية التاريخية. مركبات البورون الطبيعية، وخاصة البوراكس، معروفة منذ أوائل العصور الوسطى. تم استيراد البوراكس، أو تينكال، إلى أوروبا من التبت وكان يستخدم في تشكيل المعادن، وخاصة الذهب والفضة. يأتي اسم العنصر من الاسم العربي بوراكس براق (بوراك) والبوراكس اللاتيني المتأخر (بوراكس). تم اكتشاف البورون في عام 1808: عزل جي. جاي لوساك وإل. ثينارد العنصر من الأكسيد B 2 O 3 عن طريق التسخين باستخدام البوتاسيوم المعدني، وG. Davy - عن طريق التحليل الكهربائي للمصهور B 2 O 3.

انتشار في الطبيعة. يبلغ محتوى البورون في القشرة الأرضية 5·10-3% بالكتلة. لم يتم العثور عليها في شكل حر. وأهم المعادن: البوراكس Na 2 B 4 O 7 10 H 2 O، الكورينيت Na 2 B 4 O 7 -4 H 2 O، الكوليمانيت Ca 2 B 6 O 11 5 H 2 O وغيرها، ويتركز البورون على شكل بورات البوتاسيوم. والعناصر الأرضية القلوية في الصخور الرسوبية (انظر البورات الطبيعية وخامات البورون).

ملكيات. تكوين الغلاف الإلكتروني الخارجي لذرة البورون هو 2s 2 2p 1 ؛ حالة الأكسدة +3، نادرا +2؛ بولينج السالبية الكهربية 2.04 ؛ نصف القطر الذري 97 م، نصف القطر الأيوني ب3+ 24 م (رقم التنسيق 4)، نصف القطر التساهمي 88 م. طاقة التأين B 0 → B + → B 2+ → B 3+ 801، 2427 و 3660 كيلوجول / مول. جهد القطب القياسي لزوج B(OH) 3 /B 0 هو -0.890 فولت.

يوجد البورون في العديد من التعديلات المتآصلة. عند درجات حرارة أقل من 800 درجة مئوية، يتشكل البورون غير المتبلور (مسحوق داكن، كثافة 2350 كجم/م3)، في حدود 800-1000 درجة مئوية - تعديل ألفا معيني السطوح (بلورات حمراء)، 1000-1200 درجة مئوية - β معيني السطوح التعديل (غامق مع صبغة حمراء، الأكثر استقرارا)، 1200-1500 درجة مئوية - تعديلات رباعي الزوايا. عند درجات حرارة أعلى من 1500 درجة مئوية، يكون تعديل β-rhombohedral مستقرًا. تتكون الشبكات البلورية بجميع أنواعها من عشرونيات الوجوه B12، ومعبأة بشكل مختلف في البلورة. لتعديل β-rhombohedral: t PL 2074 درجة مئوية، t KIP 3658 درجة مئوية، الكثافة 2340 كجم / م 3 (293 ك)، التوصيل الحراري 27.0 واط / (م ك) (300 ك).

البورون ذو حساسية مغناطيسية محددة -0.78·10 م 3 /كجم. وهو من أشباه الموصلات من النوع p، فجوة النطاق 1.56 فولت. صلابة البورون على مقياس موس هي 9.3. ويتميز بقدرة عالية على امتصاص النيوترونات (بالنسبة لنظائر 10B، يبلغ المقطع العرضي لالتقاط النيوترونات الحرارية 3.8·10 -25 م2).

البورون خامل كيميائيا. ويتفاعل مع الأكسجين عند درجات حرارة أعلى من 700 درجة مئوية، مكونًا أكسيدًا زجاجيًا B2O3. عند درجات حرارة أعلى من 1200 درجة مئوية، يتفاعل البورون مع N 2 و NH 3، مما يعطي نيتريد البورون BN. يشكل الفوسفيدات والزرنيخيدات، وهي من أشباه الموصلات عالية الحرارة، مع P و As عند درجات حرارة أعلى من 700 درجة مئوية. عند درجات حرارة أعلى من 2000 درجة مئوية، يتفاعل البورون مع الكربون لتكوين كربيدات البورون. مع الهالوجينات في درجات حرارة مرتفعةيشكل ثلاثي الهاليدات المتطايرة التي يتم تحللها بسهولة وعرضة لتكوين مجمعات من النوع H ولا تتفاعل مع الهيدروجين والماء والأحماض والمحاليل القلوية. يقوم HNO3 المركز والماء الملكي بأكسدة البورون إلى حمض الأرثوبوريك H3BO3. يؤدي اندماج البورون مع القلويات في وجود عامل مؤكسد إلى إنتاج البورات. مع المعادن في درجات حرارة عاليةأشكال البوريدات. من خلال عمل الأحماض على البوريدات، يمكن الحصول على بوروهيدريدات، والتي تتميز بتفاعلات الإضافة مع تكوين بوروهيدريدات معدنية. للحصول على معلومات حول مركبات البورون العضوية، راجع مقالة مركبات البورون العضوية.

البورون هو أحد العناصر الدقيقة؛ محتواه في أنسجة النباتات والحيوانات هو 10-10-4%. ويشارك البورون في استقلاب الكربوهيدرات والفوسفات. استهلاك الإنسان للأطعمة التي تحتوي على نسبة عالية من البورون يسبب اضطرابات في عملية التمثيل الغذائي للكربوهيدرات والبروتينات، مما يؤدي إلى أمراض الجهاز الهضمي. البورون هو عنصر حيوي ضروري للحياة النباتية. مع نقص أو زيادة البورون في الأنسجة النباتية، والذي يرتبط عادة بنقص أو زيادة العنصر في التربة، تحدث تغيرات شكلية وأمراض نباتية (العملقة، التقزم، ضعف نقاط النمو، إلخ). تؤدي الكميات الصغيرة من البورون إلى زيادة إنتاجية العديد من المحاصيل بشكل كبير (انظر الأسمدة الدقيقة).

. يتواجد في مياه البحيرات (خاصة المرة منها) والبحار. يبلغ محتوى البورون في القشرة الأرضية 1.10-3% من حيث الكتلة (المرتبة 28)، وفي مياه المحيطات 4.41%-10-4% (4.4 مجم/لتر).. في الصناعة، يتم الحصول على البورون من البورات الطبيعية: تتم معالجة الكولمانيت والإينويت بالطريقة القلوية لتحرير البورون على شكل بوراكس، وتتم معالجة البوراسيت بالطريقة الحمضية لتكوين حمض الأرثوبوريك، الذي يتحول إلى B 2 O 3 عند درجة حرارة منخفضة. درجة حرارة حوالي 235 درجة مئوية. يتم الحصول على البورون غير المتبلور عن طريق اختزال البوراكس أو B 2 O 3 مع المعادن النشطة - Mg، Na، Ca، وما إلى ذلك، وكذلك عن طريق التحليل الكهربائي لمصهور Na أو K البلوري الذي يتم الحصول عليه عن طريق اختزال BCl 3 أو BF 3 هاليدات مع الهيدروجين، وتحلل هاليدات البورون والهيدريدات (أساسا B 2 H 6) عند درجة حرارة 1000-1500 درجة مئوية أو تبلور البورون غير المتبلور.

طلب. يستخدم البورون كأحد مكونات السبائك المقاومة للتآكل والمقاومة للحرارة، على سبيل المثال الفيروبورون - وهي سبيكة من الحديد مع 10-20٪ ب، والمواد المركبة (بلاستيك البورون). تؤدي إضافة كمية صغيرة من البورون (جزء من النسبة المئوية) إلى زيادة كبيرة في الخواص الميكانيكية للصلب وسبائك المعادن غير الحديدية. يستخدم البورون لتشبع سطح منتجات الصلب (البوريشن) من أجل تحسين الخواص الميكانيكية والتآكل. ويستخدم البورون كمادة شبه موصلة في صناعة الثرمستورات. ويستخدم حوالي 50% من مركبات البورون الصناعية والطبيعية الناتجة في إنتاج الزجاج، وما يصل إلى 30% في إنتاج المنظفات. يتم استخدام العديد من البوريدات كمواد قطع وكشط. يتم استخدام المغناطيس الحديدي Nd 2 Fe 14 V لتصنيع مغناطيس دائم قوي، ويتم استخدام السبائك المغناطيسية المغناطيسية Co-Pt-Cr-B كوسيلة تسجيل في وسائط تخزين المعلومات الحديثة. يستخدم البورون وسبائكه كممتصات للنيوترونات في إنتاج قضبان التحكم للمفاعلات النووية.

مضاءة: البورون ومركباته وسبائكه. ك، 1960؛ Golikova O.، Samatov S. Boron ومركبات أشباه الموصلات. طاش، 1982؛ كيمياء البورون في الألفية / إد. آر دبليو كينغ. أمست. اكسف، 1999.

أ. إليسيف، د. تريتياكوف.

البورون هو عنصر من عناصر المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة الثالثة، الفترة الثانية الجدول الدوري للعناصر الكيميائية، برقم ذري 5. يُشار إليه بالرمز B (اللاتينية بوريوم). في الحالة الحرة، يكون البورون مادة عديمة اللون أو رمادية أو حمراء بلورية أو مادة غير متبلورة داكنة. من المعروف أكثر من 10 تعديلات متآصلة للبورون، والتي يتم تحديد تكوينها وانتقالاتها المتبادلة من خلال درجة الحرارة التي تم الحصول عليها من البورون.

تاريخ وأصل الاسم

تم الحصول عليه لأول مرة في عام 1808 من قبل الفيزيائيين الفرنسيين J. Gay-Lussac وL. Thénard عن طريق تسخين أنهيدريد البوريك B2O3 مع معدن البوتاسيوم. وبعد بضعة أشهر، تم الحصول على البورون بواسطة H. Davy عن طريق التحليل الكهربائي للمصهور B 2 O 3.

التواجد في الطبيعة

يبلغ متوسط ​​محتوى البورون في القشرة الأرضية 4 جم/طن. وعلى الرغم من ذلك، هناك حوالي 100 من معادن البورون معروفة؛ ولا يتم العثور عليه أبدًا في المعادن "الأجنبية". ويفسر ذلك في المقام الأول من خلال حقيقة أن أنيونات البورون المعقدة (أي، بهذا الشكل توجد في معظم المعادن) لا تملك نظائرها واسعة الانتشار بما فيه الكفاية. في جميع المعادن تقريبًا، يرتبط البورون بالأكسجين، ومجموعة المركبات المحتوية على الفلور صغيرة جدًا. لا يوجد البورون العنصري في الطبيعة. ويوجد في العديد من المركبات ويتم توزيعه على نطاق واسع، وخاصة في تركيزات منخفضة؛ على شكل البورسليكات والبورات، وكذلك كشوائب متماثلة في المعادن، فهو جزء من العديد من الصخور النارية والرسوبية. ويوجد البورون في النفط ومياه البحر (في مياه البحر 4.6 ملغم/لتر)، وفي مياه البحيرات المالحة والينابيع الساخنة والبراكين الطينية.
الأشكال المعدنية الرئيسية للبورون:
البورسليكات: داتوليت CaBSiO 4 OH، دانبوريت CaB 2 Si 2 O 8
بورات: البوراكس Na 2 B 4 O 7 10 H 2 O، الأشاريت MgBO 2 (OH)، الهيدروبوراسيت (Ca، Mg) B 2 O 11 6 H 2 O، inioit Ca 2 B 6 O 11 13 H 2 O، calibrite KMg 2 B 11 يا 19 9 ح 2 س.
هناك أيضًا عدة أنواع من رواسب البورون:
1. رواسب البورات في سكارنز المغنيسيا:
- خامات لودفيجايت ولودفيجايت-مغنتيت.
- خامات الكوتويت في رخام الدولوميت والكالسيفير؛
- خامات الأشاريت والأشاريت-المغنتيت.
2. رواسب البورسليكات في السكارنز الجيرية (خامات الداتوليت والدانبوريت)؛
3. رواسب البورسليكات في الجريسينات والكوارتزيتات الثانوية والأوردة الحرارية المائية (تركيزات التورمالين) ؛
4. البراكين الرسوبية:
- خامات البورون المترسبة من منتجات النشاط البركاني؛
- إعادة ترسيب خامات البورات في رواسب البحيرة؛
- خامات البورات الرسوبية المدفونة.
5. رواسب الهالوجين الرسوبية:
- رواسب البورات في رواسب الهالوجين؛
- رواسب البورات في الغطاء الجبس فوق القباب الملحية.

الخصائص الفيزيائية

مادة صلبة للغاية (في المرتبة الثانية بعد الماس، ونيتريد الكربون، ونيتريد البورون (بورازون)، وكربيد البورون، وسبائك البورون والكربون والسيليكون، وكربيد سكانديوم والتيتانيوم). لها خصائص الهشاشة وأشباه الموصلات (أشباه الموصلات واسعة الفجوة).
يوجد البورون في الطبيعة على شكل نظيرين 10 ب (20%) و11 ب (80%).
يحتوي 10 فولت على مقطع عرضي عالي الامتصاص للنيوترونات الحرارية، لذلك يتم استخدام 10 فولت في حمض البوريك في المفاعلات النووية للتحكم في التفاعلية.

الخصائص الكيميائية

في العديد من الخصائص الفيزيائية والكيميائية، يشبه البورون اللافلزية السيليكون.
كيميائيا، البورون خامل تماما وفي درجة حرارة الغرفة يتفاعل فقط مع الفلور. عند تسخينه، يتفاعل البورون مع الهالوجينات الأخرى لتكوين ثلاثي الهاليدات، مع النيتروجين يشكل نيتريد البورون BN، مع الفوسفور - فوسفيد BP، مع الكربون - كربيدات من تركيبات مختلفة (B 4 C، B 12 C 3، B 13 C 2). عند تسخينه في جو الأكسجين أو في الهواء، يحترق البورون بإطلاق كمية كبيرة من الحرارة، ويتم تشكيل أكسيد B 2 O 3.
لا يتفاعل البورون مباشرة مع الهيدروجين، على الرغم من وجود عدد كبير إلى حد ما من البورونات (البوروهيدرات) ذات التركيبات المختلفة، والتي يتم الحصول عليها عن طريق معالجة بوريدات الفلزات القلوية أو القلوية الأرضية بالحمض.
عند تسخينه بقوة، يُظهر البورون خصائص ترميمية. فهو قادر، على سبيل المثال، على اختزال السيليكون أو الفوسفور من أكاسيدهما. يمكن تفسير خاصية البورون هذه من خلال القوة العالية جدًا للروابط الكيميائية في أكسيد البورون B2O3.
في غياب العوامل المؤكسدة، يكون البورون مقاومًا للمحاليل القلوية. في أحماض النيتريك والكبريتيك الساخنة وفي الماء الملكي، يذوب البورون ليشكل حمض البوريك H 3 VO 3.
أكسيد البورون B2O3 هو أكسيد حمضي نموذجي. يتفاعل مع الماء لتكوين حمض البوريك.
عندما يتفاعل حمض البوريك مع القلويات، لا تتشكل الأملاح من حمض البوريك نفسه - البورات (التي تحتوي على BO 3 3- أنيون)، ولكن رباعيات البورات.

الدور البيولوجي

البورون هو عنصر دقيق مهم ضروري للعمل الطبيعي للنباتات. يؤدي نقص البورون إلى توقف تطورها ويسبب أمراضًا مختلفة للنباتات المزروعة. يعتمد ذلك على الاضطرابات في عمليات الأكسدة والطاقة في الأنسجة وانخفاض التخليق الحيوي للمواد الأساسية. عندما يكون هناك نقص في البورون في التربة، يتم استخدام الأسمدة البورون الدقيقة (حمض البوريك والبوراكس وغيرها) في الزراعة لزيادة المحصول وتحسين جودة المنتج والوقاية من عدد من الأمراض النباتية.
دور البورون في الحيوانات غير واضح. تحتوي الأنسجة العضلية البشرية على (0.33-1)×10 -4% بورون، والأنسجة العظمية (1.1-3.3)×10 -4%، والدم - 0.13 ملجم/لتر. يتلقى الشخص كل يوم 1-3 ملغ من البورون من الطعام. الجرعة السامة - 4 جم.
يرتبط أحد الأنواع النادرة من ضمور القرنية بجين يشفر البروتين الناقل الذي من المفترض أنه ينظم تركيزات البورون داخل الخلايا.