Βόριο (χημικό στοιχείο). Στοιχείο βορίου. Ιδιότητες του βορίου. Εφαρμογή βορίου

ΟΡΙΣΜΟΣ

Bor- το πέμπτο στοιχείο του Περιοδικού Πίνακα. Ονομασία - Β από το λατινικό "borum". Βρίσκεται στη δεύτερη περίοδο, ομάδα IIIA. Αναφέρεται σε αμέταλλα. Το πυρηνικό φορτίο είναι 5.

Το βόριο είναι σχετικά σπάνιο στη φύση. γενικό περιεχόμενο σε φλοιό της γηςείναι περίπου 10 -3% (μάζα).

Οι κύριες φυσικές ενώσεις του βορίου περιλαμβάνουν το βορικό οξύ H 3 BO 3 και άλατα βορικών οξέων, από τα οποία το πιο γνωστό είναι ο βόρακας Na 2 B 4 O 7 × 10H 2 O.

Υπό κανονικές συνθήκες, το βόριο είναι μια ουσία με κρυσταλλική δομή (ρομβοεδρικό σύστημα) σκούρου γκρι χρώματος (Εικ. 1). Είναι πυρίμαχο (σημείο τήξεως 2075 o C, σημείο βρασμού 3700 o C), διαμαγνητικό και έχει ημιαγωγικές ιδιότητες.

Ρύζι. 1. Βόριο. Εμφάνιση.

Ατομική και μοριακή μάζα βορίου

Σχετικό μοριακό βάρος M rείναι η μοριακή μάζα ενός μορίου διαιρούμενη με το 1/12 της μοριακής μάζας ενός ατόμου άνθρακα-12 (12 C). Αυτή είναι μια αδιάστατη ποσότητα.

Σχετική ατομική μάζα A rείναι η μοριακή μάζα ενός ατόμου μιας ουσίας διαιρούμενη με το 1/12 της μοριακής μάζας ενός ατόμου άνθρακα-12 (12 C).

Δεδομένου ότι στην ελεύθερη κατάσταση το βόριο υπάρχει με τη μορφή μονοατομικών μορίων Β, οι τιμές της ατομικής και μοριακής του μάζας συμπίπτουν. Είναι ίσα με 10.806.

Αλλοτροπία και αλλοτροπικές τροποποιήσεις του βορίου

Το βόριο χαρακτηρίζεται από την εκδήλωση αλλοτροπίας, δηλ. ύπαρξη με τη μορφή πολλών απλών ουσιών που ονομάζονται αλλοτροπικές (αλλοτροπικές) τροποποιήσεις. Πρώτον, το βόριο υπάρχει σε δύο καταστάσεις συσσωμάτωσης - κρυσταλλικό (χρωματισμένο γκρι) και άμορφο (χρωματισμένο γκρι). λευκό). Δεύτερον, σε κρυσταλλική μορφή, το βόριο έχει περισσότερες από 10 αλλοτροπικές τροποποιήσεις. Για παράδειγμα, τα άτομα βορίου μπορούν να συνδυαστούν σε ομάδες Β 12, οι οποίες έχουν το σχήμα ενός εικοσάεδρου - ενός εικοσάεδρου (Εικ. 2).

Ρύζι. 2. Εικοσαεδρική ομαδοποίηση ατόμων βορίου Β 12.

Αυτά τα εικοσάεδρα B12, με τη σειρά τους, μπορούν να βρίσκονται το ένα σε σχέση με το άλλο στον κρύσταλλο με διαφορετικούς τρόπους:

Ισότοπα βορίου

Στη φύση, το βόριο υπάρχει με τη μορφή δύο σταθερών ισοτόπων 10 B (19,8%) και 11 B (80,2%). Οι μάζες τους είναι 10 και 11, αντίστοιχα. Ο πυρήνας ενός ατόμου του ισοτόπου βορίου 10 Β περιέχει πέντε πρωτόνια και πέντε νετρόνια και το ισότοπο 11 Β περιέχει τον ίδιο αριθμό πρωτονίων και τέσσερα νετρόνια.

Υπάρχουν δώδεκα τεχνητά (ραδιενεργά) ισότοπα βορίου με μαζικούς αριθμούς από 5 έως 17, από τα οποία το πιο σταθερό είναι το 8 B με χρόνο ημιζωής 0,77 s.

Ιόντα βορίου

Στο εξωτερικό επίπεδο ενέργειας του ατόμου του βορίου υπάρχουν τρία ηλεκτρόνια, τα οποία είναι σθένους:

1s 2 2s 2 2p 1 .

Ως αποτέλεσμα της χημικής αλληλεπίδρασης, το βόριο μπορεί να χάσει τα ηλεκτρόνια του σθένους, δηλ. είναι ο δότης τους, και μετατρέπεται σε θετικά φορτισμένο ιόν (Β 3+) ή δέχεται ηλεκτρόνια από άλλο άτομο, δηλ. είναι ο δέκτης τους και μετατρέπεται σε αρνητικά φορτισμένο ιόν (Β 3-):

B 0 -3e → B 3+ ;

B 0 +3e → B 3- .

Μόριο και άτομο βορίου

Στην ελεύθερη κατάσταση, το βόριο υπάρχει με τη μορφή μονοατομικών μορίων Β. Ας παρουσιάσουμε μερικές ιδιότητες που χαρακτηρίζουν το άτομο και το μόριο του βορίου:

Κράματα βορίου

Στη μεταλλουργία, το βόριο χρησιμοποιείται ως πρόσθετο στον χάλυβα και σε ορισμένα μη σιδηρούχα κράματα. Η προσθήκη πολύ μικρών ποσοτήτων βορίου μειώνει το μέγεθος των κόκκων, γεγονός που οδηγεί σε βελτιωμένες μηχανικές ιδιότητες των κραμάτων. Χρησιμοποιείται επίσης επιφανειακός κορεσμός προϊόντων χάλυβα με βόριο - διάτρηση, η οποία αυξάνει τη σκληρότητα και την αντοχή στη διάβρωση.

Παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 2

Ασκηση	Βρείτε τον τύπο της ένωσης του βορίου με υδρογόνο (βοράνιο), που έχει σύνθεση σε κλάσματα μάζας ενός τοις εκατό: βόριο - 78,2; υδρογόνο - 21,8. Αν η μάζα του 1 cm 3 αυτού του αερίου είναι ίση με τη μάζα του 1 cm 3 αζώτου.
Διάλυμα	Το κλάσμα μάζας του στοιχείου Χ σε ένα μόριο της σύνθεσης ΝΧ υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Ας υποδηλώσουμε τον αριθμό των γραμμομορίων στοιχείων που περιλαμβάνονται στην ένωση ως «x» (βόριο), «y» (υδρογόνο). Στη συνέχεια, η μοριακή αναλογία θα μοιάζει με αυτό (οι τιμές των σχετικών ατομικών μαζών που λαμβάνονται από τον Περιοδικό Πίνακα του D.I. Mendeleev στρογγυλοποιούνται σε ακέραιους αριθμούς): x:y = ω(B)/Ar(B) : ω(H)/Ar(H); x:y= 78,2/11: 21,8/1; x:y= 7,12: 21,8= 1: 3. Αυτό σημαίνει ότι ο απλούστερος τύπος για την ένωση του βορίου με υδρογόνο (βοράνιο) θα είναι BH 3 και μοριακή μάζα 14 g/mol. Σύμφωνα με τις συνθήκες του προβλήματος: m(N 2) = M(N 2) × V(N 2) / V m = 28 × 1 / 22,4 = 1,25 g. m(B x H y) = M(B x H y) × V(B x Hy) / V m = M(B x Hy) × 1 / 22,4. m(N2) = m(B x Hy) = M(B x Hy) × 1 / 22,4; Μ(Β χ Η γ) = m(Ν2) × 22,4 = 1,25 χ 22,4 = 28 g/mol. Για να βρούμε τον αληθινό τύπο μιας ουσίας, βρίσκουμε την αναλογία των μοριακών μαζών που προκύπτουν: M(B x H y) / M(BH 3) = 28 / 12 = 2. Αυτό σημαίνει ότι οι δείκτες των ατόμων βορίου και υδρογόνου θα πρέπει να είναι 2 φορές υψηλότεροι, δηλ. ο τύπος βορανίου θα είναι B 2 H 6 .
Απάντηση	B2H6

BOR ( χημικό στοιχείο) BOR (χημικό στοιχείο)

BOR (λατ. Borum), B (διαβάστε βόριο), χημικό στοιχείο με ατομικό αριθμό 5, ατομικό βάρος 10,811. Το φυσικό βόριο αποτελείται από δύο σταθερά νουκλεΐδια (εκ.ΝΟΥΚΛΕΙΔΙΟ) 10 B (19,57%) και 11 B. Το Bor εντοπίζεται στη δεύτερη περίοδο στην ομάδα IIIA. Διαμόρφωση κελύφους ηλεκτρονίων Layer 1 μικρό 2 2 μικρό 2 1 . Η ακτίνα του ουδέτερου ατόμου βορίου είναι 0,088-0,097 nm, η ακτίνα του ιόντος B 3+ είναι 0,025 nm. Σύμφωνα με την κλίμακα Pauling, ηλεκτραρνητικότητα (εκ.ΗΛΕΚΤΡΟΑΡΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑ)το βόριο είναι 2,04. Για το βόριο, ο σχηματισμός ενώσεων σε κατάσταση οξείδωσης +3 (σθένος III) είναι πιο χαρακτηριστικός. Το βόριο σπάνια εμφανίζει αρνητικές καταστάσεις οξείδωσης και με τα μέταλλα συχνά σχηματίζει μη στοιχειομετρικές ενώσεις - βορίδια (εκ.ΜΠΟΡΙΔΕΣ).
Ιστορία της ανακάλυψης
Από την αρχαιότητα, ο βόρακας που περιέχει βόριο έχει χρησιμοποιηθεί στην κατασκευή κοσμημάτων. (εκ.ΜΠΟΡΑ), γνωστό στους μεσαιωνικούς αλχημιστές με την αραβική ονομασία burag και τη λατινική ονομασία Borax. Ο βόρακας χρησιμοποιήθηκε ως ροή - για τη συγκόλληση χρυσού και ασημιού, για να προσδώσει τη δυνατότητα τήξης στο λούστρο και το γυαλί. Στις αρχές του 18ου αιώνα, ελήφθη μια ουσία από τον βόρακα, η οποία αργότερα έγινε γνωστή ως βορικό οξύ. Το 1808, οι Γάλλοι χημικοί L. J. Gay-Lussac (εκ. GAY LUSSAC Joseph Louis)και L. Tenard (εκ. TENAR Louis Jacques)και τον Άγγλο χημικό G. Davy, ο οποίος καθυστέρησε 9 ημέρες (εκ. DAVY Humphrey)ανέφερε την ανακάλυψη του στοιχείου. (εκ.Το έλαβαν με φρύξη βορικού οξέος με μέταλλο καλίουΚΑΛΙΟ)
, το οποίο ανακάλυψε πρόσφατα ο Davy. Γάλλοι χημικοί έδωσαν το όνομα βόριο στο στοιχείο και ο Ντέιβι του έδωσε το όνομα βόριο (Λατινικά: Boron), το οποίο διατηρείται στα αγγλικά.
Όντας στη φύση (εκ.Το βόριο δεν υπάρχει στη φύση σε ελεύθερη μορφή. Τα πιο σημαντικά ορυκτά: βόρακας - Na 2 B 4 O 7 10H 2 O, τετραβορικό νάτριο, κερνίτης - Na 2 B 4 O 7 4H 2 O και άλλα φυσικά βορικάΦΥΣΙΚΑ ΒΟΡΙΚΑ) (εκ., σασολίνη (βορικό οξύΒΟΡΙΚΑ ΟΞΕΑ) ) - H 3 BO 3 . Οι ενώσεις του βορίου (βορικά, βοριοπυριτικά, βοροαμμοπυριτικά) βρίσκονται συχνά σε μικρές συγκεντρώσεις σε ηφαιστειακά καιιζηματογενή πετρώματα
. Παρόν στα νερά των λιμνών (ιδιαίτερα των πικρών) και των θαλασσών. Η περιεκτικότητα σε βόριο στον φλοιό της γης είναι 1·10–3% κατά μάζα (28η θέση), στο νερό των ωκεανών 4,41·10–4% (4,4 mg/l).
Στη βιομηχανία, ο βόρακας λαμβάνεται από φυσικά βορικά άλατα με σύντηξη με σόδα. Όταν τα φυσικά ορυκτά βορίου υποβάλλονται σε επεξεργασία με θειικό οξύ, σχηματίζεται βορικό οξύ. Το οξείδιο B 2 O 3 λαμβάνεται από το βορικό οξύ H 3 BO 3 με πύρωση και στη συνέχεια αυτό ή ο βόρακας ανάγεται με ενεργά μέταλλα (μαγνήσιο ή νάτριο) σε ελεύθερο βόριο:
B 2 O 3 + 3Mg = 3MgO + 2B,
2Na 2 B 4 O 7 + 3Na = B + 7NaBO 2.
Σε αυτή την περίπτωση, το άμορφο βόριο σχηματίζεται με τη μορφή γκρίζας σκόνης. Το κρυσταλλικό βόριο υψηλής καθαρότητας μπορεί να ληφθεί με ανακρυστάλλωση, αλλά στη βιομηχανία λαμβάνεται συχνότερα με ηλεκτρόλυση τετηγμένων φθοροβορικών αλάτων ή θερμική αποσύνθεση ατμού βρωμιούχου βορίου BBr 3 σε σύρμα τανταλίου που θερμαίνεται στους 1000-1500 °C παρουσία υδρογόνου:
2BBr 3 + 3H 2 = 2B + 6HBr
Είναι επίσης δυνατή η χρήση πυρόλυσης βοροϋδριδίων:
B 4 H 10 = 4B + 5H 2.
Φυσικές και χημικές ιδιότητες
Για πολλούς σωματικούς και χημικές ιδιότητεςΤο μη μεταλλικό βόριο μοιάζει με το μη μεταλλικό πυρίτιο του στοιχείου IVA της ομάδας. (εκ.ΠΥΡΙΤΙΟ)
Η απλή ουσία βόριο έχει πολλές τροποποιήσεις, όλες είναι κατασκευασμένες από διαφορετικά συνδεδεμένες ομάδες ατόμων βορίου, που αντιπροσωπεύουν το εικοσάεδρο Β 12.
Οι κρύσταλλοι βορίου είναι γκριζομαύρου χρώματος (πολύ καθαροί - άχρωμοι) και πολύ πυρίμαχοι (σημείο τήξης 2074 °C, σημείο βρασμού 3658 °C). Πυκνότητα - 2,34 g/cm3. Κρυσταλλικό βόριο - ημιαγωγός (εκ.ΗΜΙΑΓΩΓΟΙ). Όσον αφορά τη σκληρότητα, το βόριο κατατάσσεται στη δεύτερη θέση μεταξύ των απλών ουσιών (μετά το διαμάντι).
Το χημικό βόριο είναι αρκετά αδρανές και θερμοκρασία δωματίουαλληλεπιδρά μόνο με το φθόριο:
2B + 3F 2 = 2BF 3
Όταν θερμαίνεται, το βόριο αντιδρά με άλλα αλογόνα για να σχηματίσει τριαλογονίδια, με το άζωτο σχηματίζει το νιτρίδιο του βορίου ΒΝ, με το φώσφορο - φωσφίδιο ΒΡ, με τα καρβίδια άνθρακα διαφόρων συνθέσεων (B 4 C, B 12 C 3, B 13 C 2). Όταν θερμαίνεται σε ατμόσφαιρα οξυγόνου ή στον αέρα, το βόριο καίγεται με μεγάλη απελευθέρωση θερμότητας και σχηματίζεται ένα ισχυρό οξείδιο B 2 O 3:
4B + 3O 2 = 2B 2 O 3
Το βόριο δεν αλληλεπιδρά άμεσα με το υδρογόνο, αν και είναι αρκετά γνωστό μεγάλο αριθμόβοροϋδρίδια (βοράνια) (εκ.ΥΔΡΟΓΟΝΑ)από διάφορες συνθέσεις που λαμβάνονται με επεξεργασία βοριδίων μετάλλων αλκαλίων ή αλκαλικών γαιών με οξύ:
Mg 3 B 2 + 6HCl = B 2 H 6 + 3 MgCl 2
Όταν θερμαίνεται έντονα, το βόριο παρουσιάζει ιδιότητες αποκατάστασης. Είναι ικανό, για παράδειγμα, να μειώνει το πυρίτιο ή τον φώσφορο από τα οξείδια τους:
3SiO 2 + 4B = 3Si + 2B 2 O 3 ;
3P 2 O 5 + 10V = 5V 2 O 3 + 6P
Αυτή η ιδιότητα του βορίου μπορεί να εξηγηθεί από την πολύ υψηλή αντοχή των χημικών δεσμών στο οξείδιο του βορίου B 2 O 3.
Ελλείψει οξειδωτικών παραγόντων, το βόριο είναι ανθεκτικό στα αλκαλικά διαλύματα. Σε θερμά νιτρικά και θειικά οξέα και σε aqua regia, το βόριο διαλύεται για να σχηματίσει βορικό οξύ H 3 BO 3.
Το οξείδιο του βορίου B 2 O 3 είναι ένα τυπικό όξινο οξείδιο. Αντιδρά με το νερό για να σχηματίσει βορικό οξύ:
B 2 O 3 + 3H 2 O = 2H 3 BO 3
Όταν το βορικό οξύ αλληλεπιδρά με τα αλκάλια, τα άλατα δεν σχηματίζονται από το ίδιο το βορικό οξύ - βορικά (που περιέχουν το ανιόν BO 3 3-), αλλά τετραβορικά, για παράδειγμα:
4H 3 BO 3 + 2NaOH = Na 2 B 4 O 7 + 7H 2 O
Εφαρμογή
Το βόριο χρησιμοποιείται ως πρόσθετο στην παραγωγή ανθεκτικών στη διάβρωση και ανθεκτικών στη θερμότητα κραμάτων. Κορεσμός επιφάνειας χαλύβδινων εξαρτημάτων με βόριο (βορίωση) (εκ.ΒΟΡΙΟ)αυξάνει τις μηχανικές και αντιδιαβρωτικές τους ιδιότητες. Τα καρβίδια του βορίου (B 4 C και B 13 C 2) έχουν υψηλή σκληρότητα και είναι καλά λειαντικά υλικά. Προηγουμένως, χρησιμοποιούνταν ευρέως για την κατασκευή τρυπανιών που χρησιμοποιούνταν από οδοντιάτρους (εξ ου και το όνομα τρυπάνι).
Το βόριο (με τη μορφή ινών) χρησιμεύει ως ενισχυτικό για πολλά σύνθετα υλικά. Το ίδιο το βόριο και οι ενώσεις του - νιτρίδιο BN και άλλα - χρησιμοποιούνται ως υλικά ημιαγωγών και διηλεκτρικά. Το αέριο BF χρησιμοποιείται σε θερμικούς μετρητές νετρονίων.
Το βόριο (το νουκλίδιο του 10 V) χαρακτηρίζεται από υψηλή αποτελεσματική διατομή για θερμική δέσμευση νετρονίων (3·10 -25 m2):
10 5 B + 1 0 n 4 2 He + 7 3 Li
Είναι σημαντικό ότι με αυτό πυρηνική αντίδρασηΑναδύονται μόνο σταθεροί πυρήνες. Ως εκ τούτου, το καθαρό βόριο και ειδικά τα κράματά του χρησιμοποιούνται με τη μορφή υλικών που απορροφούν νετρόνια στην κατασκευή ράβδων ελέγχου για πυρηνικούς αντιδραστήρες που επιβραδύνουν ή σταματούν τις αντιδράσεις σχάσης.
Περίπου το 50% των φυσικών και τεχνητών ενώσεων βορίου χρησιμοποιούνται στην παραγωγή γυαλιού (το λεγόμενο βοριοπυριτικό γυαλί), περίπου το 30% στην παραγωγή απορρυπαντικών. Τέλος, περίπου το 4-5% των ενώσεων του βορίου καταναλώνεται στην παραγωγή σμάλτων, υαλοπινάκων και μεταλλουργικών ροών.
Στην ιατρική, ο βόρακας και το βορικό οξύ (με τη μορφή υδατικών-αλκοολικών διαλυμάτων) χρησιμοποιούνται ως αντισηπτικοί παράγοντες. Στην καθημερινή ζωή, ο βόρακας ή το βορικό οξύ χρησιμοποιείται για να σκοτώσει τα οικιακά έντομα, ιδιαίτερα τις κατσαρίδες (ο βόρακας, όταν εισέρχεται στα πεπτικά όργανα της κατσαρίδας, κρυσταλλώνεται και οι αιχμηρές κρύσταλλοι που μοιάζουν με βελόνες καταστρέφουν τους ιστούς αυτών των οργάνων).
Βιολογικός ρόλος
Το βόριο είναι ένα σημαντικό ιχνοστοιχείο (εκ.ΜΙΚΡΟΣΤΟΙΧΕΙΑ), απαραίτητο για την ομαλή λειτουργία των φυτών. Η έλλειψη βορίου σταματά την ανάπτυξή τους και προκαλεί διάφορες ασθένειες στα καλλιεργούμενα φυτά. Βασίζεται σε διαταραχές στις οξειδωτικές και ενεργειακές διεργασίες στους ιστούς και σε μείωση της βιοσύνθεσης βασικών ουσιών. Όταν υπάρχει έλλειψη βορίου στο έδαφος μέσα γεωργίαχρησιμοποιήστε μικρολιπάσματα βορίου (εκ.ΜΙΚΡΟ ΛΙΠΑΣΜΑΤΑ)(βορικό οξύ, βόρακας και άλλα), αυξάνοντας την απόδοση, βελτιώνοντας την ποιότητα των προϊόντων και αποτρέποντας μια σειρά από ασθένειες των φυτών.
Ο ρόλος του βορίου στα ζώα δεν είναι ξεκάθαρος. Ο ανθρώπινος μυϊκός ιστός περιέχει (0,33-1) 10 -4% βόριο, ο οστικός ιστός - (1,1-3,3) 10 -4%, και το αίμα - 0,13 mg/l. Κάθε μέρα ένα άτομο λαμβάνει 1-3 mg βορίου από το φαγητό. Τοξική δόση - 4 g.

Εγκυκλοπαιδικό Λεξικό. 2009 .

Δείτε τι είναι το "BOR (χημικό στοιχείο)" σε άλλα λεξικά:

Βόριο (λατ. Borum), Β, χημικό στοιχείο της ομάδας III του περιοδικού συστήματος του Mendeleev, ατομικός αριθμός 5, ατομική μάζα 10,811; Οι κρύσταλλοι είναι γκριζωποί μαύροι (το πολύ καθαρό Β. είναι άχρωμο). Το φυσικό Β. αποτελείται από δύο σταθερά ισότοπα: 10Β (19%) ... ... Μεγάλη Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια

ΟΥΡΑΝΙΟ (λατ. Uranium), U (προφέρεται «ουράνιο»), ραδιενεργό χημικό στοιχείο με ατομικό αριθμό 92, ατομική μάζα 238,0289. Ακτινοειδές. Το φυσικό ουράνιο αποτελείται από ένα μείγμα τριών ισοτόπων: 238U, 99,2739%, με χρόνο ημιζωής T1/2 = 4,51 109 έτη, 235U, ... ... Εγκυκλοπαιδικό Λεξικό

ΨΕΥΔΑΡΓΥΡΟΣ (λατ. Zincum), Zn (διαβάστε «ψευδάργυρος»), χημικό στοιχείο με ατομικό αριθμό 30, ατομική μάζα 65,39. Ο φυσικός ψευδάργυρος αποτελείται από ένα μείγμα πέντε σταθερών νουκλεϊδίων: 64Zn (48,6% κατά βάρος), 66Zn (27,9%), 67Zn (4,1%), 68Zn (18,8%) και 70Zn (0,6%).…… Εγκυκλοπαιδικό Λεξικό

- (Γαλλικό Chlore, German Chlor, English Chlorine) ένα στοιχείο από την ομάδα των αλογόνων. Το σημάδι του είναι Cl. ατομικό βάρος 35.451 [Σύμφωνα με τον υπολογισμό του Clarke για τα δεδομένα Stas.] στο O = 16; Σωματίδιο Cl 2, το οποίο ταιριάζει καλά με τις πυκνότητες που βρήκαν οι Bunsen και Regnault σε σχέση με... ... Εγκυκλοπαιδικό Λεξικό F.A. Brockhaus και I.A. Έφρον

Το στοιχείο, σε αέρια κατάσταση, είναι το κύριο συστατικό του αέρα (βλ. Η παρουσία του στον αέρα υποδείχθηκε σίγουρα το 1772 από τον Ράδερφορντ. Τελικά καθιερώθηκε από τα πειράματα των Priestley, Scheele, Cavendish και Lavoisier. Κάβεντις...... Εγκυκλοπαιδικό Λεξικό F.A. Brockhaus και I.A. Efron Wikipedia

- (Ελληνικά, από βόρακας βόρακας). Ένα απλό σώμα, που ελήφθη για πρώτη φορά με ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση από τον Davy το 1807: λαμβάνεται από βόρακα, με τη μορφή σκούρας, βαριάς σκόνης ή με τη μορφή διαφανών κρυστάλλων. Λεξικό ξένων λέξεων που περιλαμβάνονται στη ρωσική γλώσσα... ... Λεξικό ξένων λέξεων της ρωσικής γλώσσας

BOR (Λατινικό Borum), Β, χημικό στοιχείο της ομάδας III της βραχείας μορφής (ομάδα 13 της μακράς μορφής) του περιοδικού πίνακα, ατομικός αριθμός 5, ατομική μάζα 10,811. Μη μέταλλο Υπάρχουν δύο σταθερά ισότοπα στη φύση: 10 V (19,9%) και 11 V (80,1%). Λήφθηκαν τεχνητά ισότοπα με αριθμούς μάζας 7-19.

Ιστορικό υπόβαθρο. Οι φυσικές ενώσεις του βορίου, κυρίως ο βόρακας, είναι γνωστές από τον πρώιμο Μεσαίωνα. Ο βόρακας, ή tinkal, εισήχθη στην Ευρώπη από το Θιβέτ και χρησιμοποιήθηκε στη σφυρηλάτηση μετάλλων, κυρίως χρυσού και αργύρου. Το όνομα του στοιχείου προέρχεται από το αραβικό όνομα borax buraq (burak) και το ύστερο λατινικό borax (βόρακας). Το βόριο ανακαλύφθηκε το 1808: οι J. Gay-Lussac και L. Thénard απομόνωσαν το στοιχείο από το οξείδιο B 2 O 3 με θέρμανση με μεταλλικό κάλιο, ο G. Davy - με ηλεκτρόλυση τηγμένου B 2 O 3.

Επικράτηση στη φύση. Η περιεκτικότητα σε βόριο στον φλοιό της γης είναι 5·10 -3% κατά μάζα. Δεν βρέθηκε σε ελεύθερη μορφή. Τα σημαντικότερα ορυκτά: βόρακας Na 2 B 4 O 7 10H 2 O, κορενίτης Na 2 B 4 O 7 -4H 2 O, κολμανίτης Ca 2 B 6 O 11 5H 2 O κ.λπ. Το βόριο είναι συμπυκνωμένο με τη μορφή βορικών καλίου και στοιχεία αλκαλικής γαίας σε ιζηματογενή πετρώματα (βλ. φυσικά βορικά, μεταλλεύματα βορίου).

Σκηνικά θέατρου. Η διαμόρφωση του εξωτερικού κελύφους ηλεκτρονίων του ατόμου του βορίου είναι 2s 2 2p 1 . κατάσταση οξείδωσης +3, σπάνια +2; Ηλεκτραρνητικότητα Pauling 2,04; ατομική ακτίνα 97 μ.μ., ιοντική ακτίνα Β 3+ 24 μ.μ. (αριθμός συντονισμού 4), ομοιοπολική ακτίνα 88 μ.μ. Ενέργεια ιοντισμού B 0 → B + → B 2+ → B 3+ 801, 2427 και 3660 kJ/mol. Το τυπικό δυναμικό ηλεκτροδίου του ζεύγους B(OH) 3 /B 0 είναι -0,890 V.

Το βόριο υπάρχει σε διάφορες αλλοτροπικές τροποποιήσεις. Σε θερμοκρασίες κάτω από 800 °C, σχηματίζεται άμορφο βόριο (σκούρα σκόνη, πυκνότητα 2350 kg/m3), στην περιοχή 800-1000 °C - α-ρομβοεδρική τροποποίηση (κόκκινοι κρύσταλλοι), 1000-1200 °C - β-ρομβοεδρική τροποποίηση (σκούρο με κοκκινωπή απόχρωση, η πιο σταθερή), 1200-1500 ° C - τετραγωνικές τροποποιήσεις. Σε θερμοκρασίες άνω των 1500 °C, η β-ρομβοεδρική τροποποίηση είναι σταθερή. Τα κρυσταλλικά πλέγματα όλων των τύπων αποτελούνται από εικοσάεδρα Β12, διαφορετικά συσκευασμένα στο κρύσταλλο. Για τη β-ρομβοεδρική τροποποίηση: t PL 2074 °C, t KIP 3658 °C, πυκνότητα 2340 kg/m 3 (293 K), θερμική αγωγιμότητα 27,0 W/(m K) (300 K).

Το βόριο είναι διαμαγνητικό, ειδικής μαγνητικής επιδεκτικότητας -0,78·10 m 3 /kg. Είναι ημιαγωγός τύπου p, το διάκενο ζώνης είναι 1,56 eV. Η σκληρότητα του βορίου στην κλίμακα Mohs είναι 9,3. Χαρακτηρίζεται από υψηλή ικανότητα απορρόφησης νετρονίων (για το ισότοπο 10 B, η διατομή θερμικής δέσμευσης νετρονίων είναι 3,8·10 -25 m 2).

Το βόριο είναι χημικά αδρανές. Αντιδρά με το οξυγόνο σε θερμοκρασίες πάνω από 700 °C, σχηματίζοντας υαλώδες οξείδιο B 2 O 3. Σε θερμοκρασίες άνω των 1200 °C, το βόριο αντιδρά με το N 2 και το NH 3, δίνοντας το νιτρίδιο του βορίου BN. Σχηματίζει φωσφίδια και αρσενίδια, τα οποία είναι ημιαγωγοί υψηλής θερμοκρασίας, με P και As σε θερμοκρασίες άνω των 700 °C. Σε θερμοκρασίες άνω των 2000 °C, το βόριο αντιδρά με τον άνθρακα για να σχηματίσει καρβίδια βορίου. Με αλογόνα στο υψηλές θερμοκρασίεςσχηματίζει πτητικά τριαλογονίδια που υδρολύονται εύκολα και είναι επιρρεπή στο σχηματισμό συμπλεγμάτων τύπου Η, το βόριο δεν αλληλεπιδρά με υδρογόνο, νερό, οξέα και αλκαλικά διαλύματα. Συμπυκνωμένο HNO3 και aqua regia οξειδώνουν το βόριο σε ορθοβορικό οξύ H3BO3. Η σύντηξη βορίου με αλκάλια παρουσία οξειδωτικού παράγοντα οδηγεί στην παραγωγή βορικών αλάτων. Με μέταλλα στο υψηλές θερμοκρασίεςσχηματίζει βορίδες. Με τη δράση των οξέων στα βορίδια, μπορούν να ληφθούν βοροϋδρίδια, τα οποία χαρακτηρίζονται από αντιδράσεις προσθήκης με σχηματισμό μεταλλικών βοροϋδριδίων. Για πληροφορίες σχετικά με τις ενώσεις οργανοστοιχείων βορίου, ανατρέξτε στο άρθρο Ενώσεις οργανοβορίου.

Το βόριο είναι ένα μικροστοιχείο η περιεκτικότητά του στους ιστούς των φυτών και των ζώων είναι 10-10 -4%. Το βόριο εμπλέκεται στο μεταβολισμό υδατανθράκων-φωσφορικών. Η ανθρώπινη κατανάλωση τροφών με υψηλή περιεκτικότητα σε βόριο προκαλεί διαταραχές στο μεταβολισμό των υδατανθράκων και των πρωτεϊνών, γεγονός που οδηγεί σε γαστρεντερικές παθήσεις. Το βόριο είναι ένα βιογενές στοιχείο απαραίτητο για τη ζωή των φυτών. Με ανεπάρκεια ή περίσσεια βορίου στους φυτικούς ιστούς, που συνήθως σχετίζεται με ανεπάρκεια ή περίσσεια του στοιχείου στο έδαφος, συμβαίνουν μορφολογικές αλλαγές και ασθένειες των φυτών (γιγαντισμός, νανισμός, μειωμένα σημεία ανάπτυξης κ.λπ.). Μικρές ποσότητες βορίου αυξάνουν δραματικά την απόδοση πολλών καλλιεργειών (βλ. Μικρολιπάσματα).

. Παρόν στα νερά των λιμνών (ιδιαίτερα των πικρών) και των θαλασσών. Η περιεκτικότητα σε βόριο στον φλοιό της γης είναι 1·10–3% κατά μάζα (28η θέση), στο νερό των ωκεανών 4,41·10–4% (4,4 mg/l).. Στη βιομηχανία, το βόριο λαμβάνεται από φυσικά βορικά: ο κολμανίτης και η ινιοΐτη επεξεργάζονται με την αλκαλική μέθοδο για την απελευθέρωση του βορίου με τη μορφή βόρακα, ο βορακίτης επεξεργάζεται με τη μέθοδο οξέος για να σχηματίσει το ορθοβορικό οξύ, το οποίο μετατρέπεται σε Β 2 Ο 3 σε θερμοκρασία περίπου 235°C. Το άμορφο βόριο λαμβάνεται με την αναγωγή του βόρακα ή του B 2 O 3 με ενεργά μέταλλα - Mg, Na, Ca κ.λπ., καθώς και με ηλεκτρόλυση του τήγματος Na ή K Το κρυσταλλικό βόριο λαμβάνεται με την αναγωγή του BCl 3 ή Αλογονίδια BF 3 με υδρογόνο, αποσύνθεση αλογονιδίων και υδριδίων βορίου (κυρίως B 2 H 6) σε θερμοκρασία 1000-1500 ° C ή κρυστάλλωση άμορφου βορίου.

Εφαρμογή. Το βόριο χρησιμοποιείται ως συστατικό ανθεκτικών στη διάβρωση και ανθεκτικών στη θερμότητα κραμάτων, για παράδειγμα σιδηροβόριο - ένα κράμα Fe με 10-20% Β, σύνθετα υλικά (πλαστικά βορίου). Μια μικρή προσθήκη βορίου (κλάσμα ενός τοις εκατό) αυξάνει σημαντικά τις μηχανικές ιδιότητες του χάλυβα και των κραμάτων μη σιδηρούχων μετάλλων. Το βόριο χρησιμοποιείται για τον κορεσμό της επιφάνειας των προϊόντων χάλυβα (βορίωση) προκειμένου να βελτιωθούν οι μηχανικές και διαβρωτικές ιδιότητες. Το βόριο χρησιμοποιείται ως ημιαγωγός για την κατασκευή θερμίστορ. Περίπου το 50% των τεχνητών και φυσικών ενώσεων βορίου που προκύπτουν χρησιμοποιούνται στην παραγωγή γυαλιού και έως και 30% στην παραγωγή απορρυπαντικών. Πολλά βορίδια χρησιμοποιούνται ως κοπτικά και λειαντικά υλικά. Ο σιδηρομαγνήτης Nd 2 Fe 14 V χρησιμοποιείται για την κατασκευή ισχυρών μόνιμων μαγνητών, το σιδηρομαγνητικό κράμα Co-Pt-Cr-B χρησιμοποιείται ως μέσο εγγραφής σε σύγχρονα μέσα αποθήκευσης πληροφοριών. Το βόριο και τα κράματά του είναι απορροφητές νετρονίων στην παραγωγή ράβδων ελέγχου για πυρηνικούς αντιδραστήρες.

Λιτ.: Βόριο, οι ενώσεις και τα κράματά του. Κ., 1960; Golikova O., Samatov S. Boron και οι ημιαγωγικές ενώσεις του. Tash., 1982; Η χημεία του βορίου στη χιλιετία / Εκδ. R. W. King. Αμστ. Оxf., 1999.

A. A. Eliseev, Yu D. Tretyakov.

Το βόριο είναι στοιχείο της κύριας υποομάδας της τρίτης ομάδας, δεύτερης περιόδου περιοδικός πίνακας χημικών στοιχείων, με ατομικό αριθμό 5. Συμβολίζεται με το σύμβολο Β (λατ. Βόριο). Στην ελεύθερη κατάσταση, το βόριο είναι μια άχρωμη, γκρίζα ή κόκκινη κρυσταλλική ή σκούρα άμορφη ουσία. Είναι γνωστές περισσότερες από 10 αλλοτροπικές τροποποιήσεις του βορίου, ο σχηματισμός και οι αμοιβαίες μεταπτώσεις των οποίων καθορίζονται από τη θερμοκρασία στην οποία ελήφθη το βόριο.

Ιστορία και προέλευση του ονόματος

Λήφθηκε για πρώτη φορά το 1808 από τους Γάλλους φυσικούς J. Gay-Lussac και L. Thénard με θέρμανση του βορικού ανυδρίτη B 2 O 3 με μέταλλο καλίου. Λίγους μήνες αργότερα, το βόριο ελήφθη από τον H. Davy με ηλεκτρόλυση τηγμένου B 2 O 3.

Όντας στη φύση

Η μέση περιεκτικότητα σε βόριο στον φλοιό της γης είναι 4 g/t. Παρόλα αυτά, είναι γνωστά περίπου 100 ορυκτά βορίου. Δεν βρίσκεται σχεδόν ποτέ σε «ξένα» ορυκτά. Αυτό εξηγείται κυρίως από το γεγονός ότι τα σύνθετα ανιόντα βορίου (δηλαδή, σε αυτή τη μορφή βρίσκονται στα περισσότερα ορυκτά) δεν έχουν αρκετά διαδεδομένα ανάλογα. Σχεδόν σε όλα τα ορυκτά, το βόριο συνδέεται με το οξυγόνο και η ομάδα των ενώσεων που περιέχουν φθόριο είναι πολύ μικρή. Το στοιχειακό βόριο δεν υπάρχει στη φύση. Εμφανίζεται σε πολλές ενώσεις και είναι ευρέως διαδεδομένο, ειδικά σε χαμηλές συγκεντρώσεις. με τη μορφή βοριοπυριτικών και βορικών αλάτων, καθώς και ως ισομορφική πρόσμειξη σε ορυκτά, είναι μέρος πολλών πυριγενών και ιζηματογενών πετρωμάτων. Το βόριο είναι γνωστό στο πετρέλαιο και στα θαλασσινά νερά (σε θαλασσινό νερό 4,6 mg/l), στα νερά των αλμυρών λιμνών, των θερμών πηγών και των λασποηφαιστείων.
Οι κύριες ορυκτές μορφές του βορίου:
Βοροπυριτικά: δατολίτης CaBSiO 4 OH, δανβουρίτης CaB 2 Si 2 O 8
Βορικά άλατα: βόρακας Na 2 B 4 O 7 10H 2 O, ασχαρίτης MgBO 2 (OH), υδροβορακίτης (Ca, Mg) B 2 O 11 6H 2 O, inioit Ca 2 B 6 O 11 13H 2 O, διαμέτρημα KMg 2 B 11 O 19 9H 2 O.
Υπάρχουν επίσης διάφοροι τύποι κοιτασμάτων βορίου:
1. Αποθέσεις βορικών αλάτων σε skarns μαγνησίου:
- μεταλλεύματα λουδουγκίτη και λουδουγκίτη-μαγνητίτη.
- μεταλλεύματα κοτοΐτη σε μάρμαρα δολομίτη και καλσιφύρια.
- μεταλλεύματα ασχαρίτη και ασχαρίτη-μαγνητίτη.
2. Αποθέσεις βοριοπυριτικών σε ασβεστολιθικά skarns (μεταλλεύματα δατολίτη και δανβουρίτη).
3. Αποθέσεις βοριοπυριτικών αλάτων σε γκράιζεν, δευτερογενείς χαλαζίτες και υδροθερμικές φλέβες (συγκεντρώσεις τουρμαλίνης).
4. Ηφαιστειογενές-ιζηματογενές:
- μεταλλεύματα βορίου που εναποτίθενται από προϊόντα ηφαιστειακής δραστηριότητας.
- επανεναπόθεση βορικών μεταλλευμάτων σε ιζήματα λιμνών.
- θαμμένα ιζηματογενή βορικά μεταλλεύματα.
5. Κοιτάσματα αλογόνου-ιζηματογενούς:
- εναποθέσεις βορικών αλάτων σε κοιτάσματα αλογόνου.
- εναποθέσεις βορικών στο γύψινο πώμα πάνω από τους θόλους αλατιού.

Φυσικές ιδιότητες

Μια εξαιρετικά σκληρή ουσία (δεύτερη μόνο μετά το διαμάντι, το νιτρίδιο του άνθρακα, το νιτρίδιο του βορίου (βοραζόν), το καρβίδιο του βορίου, το κράμα βορίου-άνθρακα-πυριτίου, καρβίδιο σκανδίου-τιτανίου). Έχει ευθραυστότητα και ιδιότητες ημιαγωγών (μεγάλο διάκενο ημιαγωγός).
Στη φύση, το βόριο βρίσκεται με τη μορφή δύο ισοτόπων 10 Β (20%) και 11 Β (80%).
Το 10 V έχει πολύ υψηλή διατομή απορρόφησης για τα θερμικά νετρόνια, επομένως τα 10 V σε βορικό οξύ χρησιμοποιούνται σε πυρηνικούς αντιδραστήρες για τον έλεγχο της αντιδραστικότητας.

Χημικές ιδιότητες

Σε πολλές φυσικές και χημικές ιδιότητες, το μη μεταλλικό βόριο μοιάζει με το πυρίτιο.
Χημικά, το βόριο είναι αρκετά αδρανές και σε θερμοκρασία δωματίου αλληλεπιδρά μόνο με το φθόριο. Όταν θερμαίνεται, το βόριο αντιδρά με άλλα αλογόνα για να σχηματίσει τριαλογονίδια, με το άζωτο σχηματίζει το νιτρίδιο του βορίου ΒΝ, με το φώσφορο - φωσφίδιο ΒΡ, με τα καρβίδια άνθρακα διαφόρων συνθέσεων (B 4 C, B 12 C 3, B 13 C 2). Όταν θερμαίνεται σε ατμόσφαιρα οξυγόνου ή στον αέρα, το βόριο καίγεται με μεγάλη απελευθέρωση θερμότητας και σχηματίζεται το οξείδιο B 2 O 3.
Το βόριο δεν αλληλεπιδρά απευθείας με το υδρογόνο, αν και είναι γνωστός ένας αρκετά μεγάλος αριθμός βοροϋδριδίων (βορανίων) διαφόρων συνθέσεων, που λαμβάνονται με επεξεργασία βοριδίων μετάλλων αλκαλίων ή αλκαλικών γαιών με οξύ.
Όταν θερμαίνεται έντονα, το βόριο παρουσιάζει ιδιότητες αποκατάστασης. Είναι ικανό, για παράδειγμα, να μειώνει το πυρίτιο ή τον φώσφορο από τα οξείδια τους. Αυτή η ιδιότητα του βορίου μπορεί να εξηγηθεί από την πολύ υψηλή αντοχή των χημικών δεσμών στο οξείδιο του βορίου B 2 O 3.
Ελλείψει οξειδωτικών παραγόντων, το βόριο είναι ανθεκτικό στα αλκαλικά διαλύματα. Σε θερμά νιτρικά και θειικά οξέα και σε aqua regia, το βόριο διαλύεται για να σχηματίσει βορικό οξύ H 3 VO 3.
Το οξείδιο του βορίου B 2 O 3 είναι ένα τυπικό όξινο οξείδιο. Αντιδρά με το νερό σχηματίζοντας βορικό οξύ.
Όταν το βορικό οξύ αλληλεπιδρά με τα αλκάλια, τα άλατα δεν σχηματίζονται από το ίδιο το βορικό οξύ - βορικά (που περιέχουν το ανιόν BO 3 3-), αλλά τετραβορικά.

Βιολογικός ρόλος

Το βόριο είναι ένα σημαντικό μικροστοιχείο απαραίτητο για την κανονική λειτουργία των φυτών. Η έλλειψη βορίου σταματά την ανάπτυξή τους και προκαλεί διάφορες ασθένειες στα καλλιεργούμενα φυτά. Αυτό βασίζεται σε διαταραχές στις οξειδωτικές και ενεργειακές διεργασίες στους ιστούς και στη μείωση της βιοσύνθεσης βασικών ουσιών. Όταν υπάρχει έλλειψη βορίου στο έδαφος, τα μικρολιπάσματα βορίου (βορικό οξύ, βόρακας και άλλα) χρησιμοποιούνται στη γεωργία για την αύξηση της απόδοσης, τη βελτίωση της ποιότητας του προϊόντος και την πρόληψη ορισμένων φυτικών ασθενειών.
Ο ρόλος του βορίου στα ζώα δεν είναι ξεκάθαρος. Ο ανθρώπινος μυϊκός ιστός περιέχει (0,33-1)×10-4% βόριο, οστικό ιστό (1,1-3,3)×10 -4%, και αίμα - 0,13 mg/l. Κάθε μέρα ένα άτομο λαμβάνει 1-3 mg βορίου από το φαγητό. Τοξική δόση - 4 g.
Ένας από τους σπάνιους τύπους δυστροφίας του κερατοειδούς σχετίζεται με ένα γονίδιο που κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη μεταφορέα που πιθανώς ρυθμίζει τις ενδοκυτταρικές συγκεντρώσεις βορίου.