MÄÄRATLUS
Bor- perioodilise tabeli viies element. Nimetus - B ladinakeelsest sõnast "borum". Asub teisel perioodil, IIIA rühm. Viitab mittemetallidele. Tuumalaeng on 5.
Boor on looduses suhteliselt haruldane; üldine sisu sisse maakoor on umbes 10-3% (massist).
Peamised looduslikud booriühendid on boorhape H 3 BO 3 ja boorhapete soolad, millest tuntuim on booraks Na 2 B 4 O 7 × 10H 2 O.
Tavatingimustes on boor tumehalli värvi kristalse struktuuriga (romboeedriline süsteem) aine (joonis 1). See on tulekindel (sulamistemperatuur 2075 o C, keemistemperatuur 3700 o C), diamagnetiline ja omab pooljuhtomadusi.
Riis. 1. Boor. Välimus.
Boori aatom- ja molekulmass
Suhteline molekulmass M r on molekuli molaarmass jagatud 1/12 süsiniku-12 aatomi molaarmassiga (12 C). See on mõõtmeteta suurus.
Suhteline aatommass A r on aine aatomi molaarmass jagatud 1/12 süsiniku-12 aatomi molaarmassist (12 C).
Kuna vabas olekus eksisteerib boor monoatomiliste B-molekulide kujul, langevad selle aatom- ja molekulmassi väärtused kokku. Need on võrdsed 10,806-ga.
Boori allotroopia ja allotroopsed modifikatsioonid
Boorile on omane allotroopia ilming, s.o. olemasolu mitme lihtsa aine kujul, mida nimetatakse allotroopseteks (allotroopseteks) modifikatsioonideks. Esiteks eksisteerib boor kahes agregatsiooni olekus - kristalliline (halli värvi) ja amorfses (halli värvi). valge). Teiseks, kristalsel kujul on booril rohkem kui 10 allotroopset modifikatsiooni. Näiteks saab boori aatomeid ühendada B 12 rühmadeks, mis on ikosaeedri kujuga – kahekümneeedriga (joonis 2).
Riis. 2. Boori aatomite ikosaeedriline rühmitus B 12.
Need B12 ikosaeedrid võivad omakorda paikneda kristallis üksteise suhtes erineval viisil:
Boori isotoobid
Looduses esineb boor kahe stabiilse isotoobi kujul 10B (19,8%) ja 11B (80,2%). Nende massinumbrid on vastavalt 10 ja 11. Boori isotoobi 10 B aatomi tuum sisaldab viit prootonit ja viis neutronit ning isotoop 11 B sisaldab sama palju prootoneid ja neli neutronit.
Boori tehislikke (radioaktiivseid) isotoope on kaksteist massiarvuga 5 kuni 17, millest kõige stabiilsem on 8 B poolväärtusajaga 0,77 s.
Booriioonid
Boori aatomi välisenergia tasemel on kolm elektroni, mis on valents:
1s 2 2s 2 2p 1.
Boor võib keemilise interaktsiooni tulemusena kaotada oma valentselektronid, s.t. olla nende doonor, ja muutuda positiivselt laetud iooniks (B 3+) või võtta vastu elektrone mõnelt teiselt aatomilt, s.t. olla nende aktseptor ja muutuda negatiivselt laetud iooniks (B 3-):
B0-3e → B3+;
B 0 +3e → B 3- .
Boori molekul ja aatom
Vabas olekus eksisteerib boor monatoomiliste molekulide B kujul. Toome välja mõned booriaatomit ja -molekuli iseloomustavad omadused:
Boori sulamid
Metallurgias kasutatakse boori terase ja mõnede värviliste sulamite lisandina. Väga väikeste boorikoguste lisamine vähendab tera suurust, mis viib sulamite mehaaniliste omaduste paranemiseni. Kasutatakse ka terastoodete pinna küllastamist booriga - boriidimist, mis suurendab kõvadust ja korrosioonikindlust.
Näited probleemide lahendamisest
NÄIDE 1
NÄIDE 2
| Harjutus | Leidke boori ja vesiniku (boraani) ühendi valem, mille koostis on massiosades protsentides: boor - 78,2; vesinik - 21,8. Kui selle gaasi 1 cm 3 mass on võrdne 1 cm 3 lämmastiku massiga. |
| Lahendus | Elemendi X massiosa koostisega NX molekulis arvutatakse järgmise valemi abil: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Tähistagem ühendis sisalduvate elementide moolide arvu “x” (boor), “y” (vesinik). Seejärel näeb molaarsuhe välja selline (D.I. Mendelejevi perioodilisest tabelist võetud suhteliste aatommasside väärtused ümardatakse täisarvudeks): 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. See tähendab, et boori ja vesiniku (boraani) ühendi lihtsaim valem on BH3 ja molaarmass on 14 g/mol. Vastavalt probleemsetele tingimustele: m(N2) = M(N2) × V(N2) / V m = 28 × 1 / 22,4 = 1,25 g. m(B x Hy) = M(B x Hy) × 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; M (B x H y) = m (N2) × 22,4 = 1,25 × 22,4 = 28 g/mol. Aine tõelise valemi leidmiseks leiame saadud molaarmasside suhte: M (B x H y) / M (BH3) = 28/12 = 2. See tähendab, et boori- ja vesinikuaatomite indeksid peaksid olema 2 korda suuremad, s.o. boraani valem on B 2 H 6 . |
| Vastus | B2H6 |
BOR ( keemiline element) BOR (keemiline element)
BOR (lat. Borum), B (loe boor), keemiline element aatomnumbriga 5, aatommass 10,811. Looduslik boor koosneb kahest stabiilsest nukliidist (cm. NUKLIID) 10 B (19,57%) ja 11 B. Bor asub IIIA rühmas teisel perioodil. 1. kihi elektronkihi konfiguratsioon s 2 2 s 2
1
. Neutraalse boori aatomi raadius on 0,088-0,097 nm, B 3+ iooni raadius on 0,025 nm. Paulingi skaala järgi elektronegatiivsus (cm. ELEKTRONEGATIIVSUS) boor on 2,04. Boori puhul on kõige tüüpilisem ühendite teke oksüdatsiooniastmes +3 (valentsus III). Booril on harva negatiivsed oksüdatsiooniastmed ja koos metallidega moodustab see sageli mittestöhhiomeetrilisi ühendeid - boriide (cm. BORIDS).
Avastamise ajalugu
Juba iidsetest aegadest on boori sisaldavat booraksit kasutatud ehete valmistamisel. (cm. BORA), mida keskaegsed alkeemikud tundsid araabiakeelse nimetuse burag ja ladinakeelse nimetuse Borax all. Booraksit kasutati räbustina – kulla ja hõbeda jootmiseks, glasuurile ja klaasile sulatavuse andmiseks. 18. sajandi alguses saadi booraksist ainet, mida hiljem hakati nimetama boorhappeks. 1808. aastal Prantsuse keemikud L. J. Gay-Lussac (cm. GAY LUSSAC Joseph Louis) ja L. Tenard (cm. TENAR Louis Jacques) ja inglise keemik G. Davy, kes hilines 9 päeva (cm. DAVY Humphrey) teatas elemendi avastamisest. (cm. Nad said selle boorhappe kaltsineerimisel kaaliummetalliga KAALIUM)
, mille Davy hiljuti avastas. Prantsuse keemikud andsid elemendile nime boor ja Davy andis sellele nime boor (ladina keeles Boron), viimane säilib inglise keeles.
Looduses olemine (cm. Vabal kujul boori looduses ei esine. Olulisemad mineraalid: booraks - Na 2 B 4 O 7 10H 2 O, naatriumtetraboraat, kerniit - Na 2 B 4 O 7 4H 2 O ja teised looduslikud boraadid LOODUSLIKUD BORAADID) (cm., sassoliin (boorhape boorhapped) ) - H3BO3. Booriühendeid (boraadid, borosilikaadid, boorammosilikaadid) leidub sageli väikestes kontsentratsioonides vulkaanilistes ja settekivimid
. Esineb järvede (eriti kibedate) ja merede vees. Boori sisaldus maakoores on 1·10–3 massiprotsenti (28. koht), ookeanivees 4,41·10–4% (4,4 mg/l).
Tööstuses saadakse booraksit looduslikest boraatidest soodaga sulatamisel. Looduslike boormineraalide töötlemisel väävelhappega tekib boorhape. Oksiid B 2 O 3 saadakse boorhappest H 3 BO 3 kaltsineerimise teel ja seejärel redutseeritakse see või booraks aktiivsete metallidega (magneesium või naatrium) vabaks booriks:
B2O3 + 3Mg = 3MgO + 2B,
2Na2B4O7 + 3Na = B + 7NaBO2.
Sel juhul moodustub amorfne boor halli pulbri kujul. Kõrge puhtusastmega kristalset boori on võimalik saada ümberkristallimisel, kuid tööstuses saadakse seda sagedamini sula fluoroboraatide elektrolüüsil või boorbromiidi auru BBr 3 termilisel lagundamisel tantaaltraadil, mis on kuumutatud temperatuurini 1000-1500 °C vesiniku juuresolekul:
2BBr3 + 3H2 = 2B + 6HBr
Samuti on võimalik kasutada boorhüdriidide krakkimist:
B4H10 = 4B + 5H2.
Füüsikalised ja keemilised omadused
Paljudele füüsilistele ja keemilised omadused Mittemetalliline boor meenutab rühma IVA elementi mittemetallist räni. (cm. RÄNI)
Lihtainel booril on mitmeid modifikatsioone, kõik need on üles ehitatud erinevalt seotud booriaatomite rühmadest, mis esindavad B 12 ikosaeedrit.
Boorikristallid on hallikasmustad (väga puhtad – värvitud) ja väga tulekindlad (sulamistemperatuur 2074 °C, keemistemperatuur 3658 °C). Tihedus - 2,34 g/cm3. Kristalliline boor – pooljuht (cm. POOLJUHTID). Kõvaduse poolest on boor lihtainete hulgas teisel kohal (teemanti järel).
Keemiline boor on üsna inertne ja toatemperatuur suhtleb ainult fluoriga:
2B + 3F 2 = 2BF 3
Kuumutamisel reageerib boor teiste halogeenidega trihalogeniidide moodustamiseks, lämmastikuga moodustab boornitriidi BN, fosforiga - fosfiid BP, süsinikuga - erineva koostisega karbiidid (B 4 C, B 12 C 3, B 13 C 2). Hapniku atmosfääris või õhus kuumutamisel põleb boor suure soojuseraldusega ja moodustub tugev oksiid B 2 O 3:
4B + 3O 2 = 2B 2 O 3
Boor ei suhtle otseselt vesinikuga, kuigi see on üsna hästi teada suur hulk boorhüdriidid (boraanid) (cm. HIDROGEENID) erineva koostisega, mis on saadud leelis- või leelismuldmetallide boriidide töötlemisel happega:
Mg3B2 + 6HCl = B2H6 + 3MgCl2
Tugeval kuumutamisel on booril taastavad omadused. See on võimeline näiteks redutseerima räni või fosforit nende oksiididest:
3SiO2 + 4B = 3Si + 2B2O3;
3P 2 O 5 + 10 V = 5 V 2 O 3 + 6 P
Seda boori omadust saab seletada booroksiidi B 2 O 3 keemiliste sidemete väga suure tugevusega.
Oksüdeerivate ainete puudumisel on boor leeliselahuste suhtes vastupidav. Kuumas lämmastik- ja väävelhappes ning veekogus lahustub boor boorhappeks H 3 BO 3.
Booroksiid B 2 O 3 on tüüpiline happeline oksiid. See reageerib veega, moodustades boorhappe:
B2O3 + 3H2O = 2H3BO3
Kui boorhape interakteerub leelistega, ei moodustu soolad mitte boorhappest endast - boraatidest (sisaldavad BO 3 3-aniooni), vaid näiteks tetraboraatidest:
4H3BO3 + 2NaOH = Na2B4O7 + 7H2O
Rakendus
Boori kasutatakse lisandina korrosiooni- ja kuumakindlate sulamite tootmisel. Terasdetailide pinna küllastumine booriga (borideerimine) (cm. BORATION) suurendab nende mehaanilisi ja korrosioonivastaseid omadusi. Boorkarbiidid (B 4 C ja B 13 C 2) on suure kõvadusega ja head abrasiivsed materjalid. Varem kasutati neid laialdaselt hambaarstide poolt kasutatavate puuride valmistamiseks (sellest ka nimetus puur).
Boor (kiudude kujul) toimib paljude komposiitmaterjalide tugevdajana. Boori ennast ja selle ühendeid – BN-nitriidi ja teisi – kasutatakse pooljuhtmaterjalide ja dielektrikutena. Gaasilist BF-i kasutatakse termilistes neutronite loendurites.
Boori (selle nukliid 10 V) iseloomustab kõrge efektiivne ristlõige termilise neutronite püüdmiseks (3,10 -25 m2):
10 5 B + 1 0 n 4 2 Tema + 7 3 Li
On oluline, et sellega tuumareaktsioon Tekivad ainult stabiilsed tuumad. Seetõttu kasutatakse puhast boori ja eriti selle sulameid neutroneid neelavate materjalidena tuumareaktorite kontrollvarraste valmistamisel, mis aeglustavad või peatavad lõhustumise reaktsioonid.
Looduslikest ja tehislikest booriühenditest kasutatakse klaasi (nn boorsilikaatklaasi) tootmisel ca 50%, pesuvahendite tootmisel ca 30%. Lõpuks kulub umbes 4–5% booriühenditest emailide, glasuuride ja metallurgiliste räbustide tootmiseks.
Meditsiinis kasutatakse antiseptiliste ainetena booraksit ja boorhapet (alkoholi vesilahuste kujul). Igapäevaelus kasutatakse booraksit ehk boorhapet koduputukate, eelkõige prussakate hävitamiseks (prussaka seedeorganitesse sattudes booraks kristalliseerub ja tekkivad teravad nõelakujulised kristallid hävitavad nende elundite kudesid).
Bioloogiline roll
Boor on oluline mikroelement (cm. MIKROELEMENTID), mis on vajalik taimede normaalseks funktsioneerimiseks. Boori puudus peatab nende arengu ja põhjustab kultuurtaimedel erinevaid haigusi. See põhineb kudede oksüdatiivsete ja energiaprotsesside häiretel ning oluliste ainete biosünteesi vähenemisel. Kui mullas on boori puudus põllumajandus kasutage boori mikroväetisi (cm. MIKROVÄETISED)(boorhape, booraks jt), saagikuse suurendamine, toodete kvaliteedi parandamine ja mitmete taimehaiguste ennetamine.
Boori roll loomadel pole selge. Inimese lihaskoes on (0,33-1) 10 -4% boori, luukoes - (1,1-3,3) 10 -4% ja veres - 0,13 mg/l. Iga päev saab inimene toiduga 1-3 mg boori. Mürgine annus - 4 g.
Entsüklopeediline sõnaraamat. 2009 .
Vaadake, mis on "BOR (keemiline element)" teistes sõnaraamatutes:
Boor (lat. Borum), B, Mendelejevi perioodilise süsteemi III rühma keemiline element, aatomnumber 5, aatommass 10,811; Kristallid on hallikasmustad (väga puhas B. on värvitu). Looduslik B. koosneb kahest stabiilsest isotoobist: 10B (19%) ... ... Suur Nõukogude entsüklopeedia
URAAN (lat. Uranium), U (hääldatakse "uraan"), radioaktiivne keemiline element aatomnumbriga 92, aatommass 238,0289. Aktinoid. Looduslik uraan koosneb kolme isotoobi segust: 238U, 99,2739%, poolestusajaga T1/2 = 4,51 109 aastat, 235U, ... ... Entsüklopeediline sõnaraamat
tsink (lat. Zincum), Zn (loe “tsink”), keemiline element aatomnumbriga 30, aatommass 65,39. Looduslik tsink koosneb viie stabiilse nukliidi segust: 64Zn (48,6% massist), 66Zn (27,9%), 67Zn (4,1%), 68Zn (18,8%) ja 70Zn (0,6%). Entsüklopeediline sõnaraamat
- (Prantsuse Chlore, Saksa Chlor, Inglise Chlorine) element halogeenide rühmast; selle märk on Cl; aatommass 35,451 [Clarke'i Stasi andmete arvutuse järgi.] O = 16; Cl 2 osake, mis sobib hästi selle tihedusega, mille Bunsen ja Regnault leidsid seoses... ... Entsüklopeediline sõnaraamat F.A. Brockhaus ja I.A. Efron
Element gaasilises olekus on õhu põhikomponent (vt.); selle olemasolu õhus näitas üsna kindlalt 1772. aastal Rutherford; see loodi lõpuks Priestley, Scheele'i, Cavendishi ja Lavoisier' katsetega. Cavendish...... Entsüklopeediline sõnaraamat F.A. Brockhaus ja I.A. Efron Wikipedia
- (kreeka keelest booraks booraks). Lihtne keha, mille sai esmakordselt galvaniseerimise teel Davy 1807. aastal: saadud booraksist, tumeda raske pulbri või läbipaistvate kristallide kujul. Vene keele võõrsõnade sõnastik.... Vene keele võõrsõnade sõnastik
BOR (ladina keeles Borum), B, perioodilisustabeli lühivormi (pika vormi 13. rühma) III rühma keemiline element, aatomnumber 5, aatommass 10,811; mittemetall Looduses on kaks stabiilset isotoopi: 10 V (19,9%) ja 11 V (80,1%); Isotoobid massinumbritega 7-19 saadi kunstlikult.
Ajalooline taust. Looduslikud booriühendid, peamiselt booraks, on tuntud juba varasest keskajast. Booraks ehk tinkal imporditi Euroopasse Tiibetist ja seda kasutati metallide, peamiselt kulla ja hõbeda sepistamisel. Elemendi nimi tuleneb araabiakeelsest nimetusest booraks buraq (burak) ja hilisladinakeelsest booraks (booraks). Boor avastati 1808. aastal: J. Gay-Lussac ja L. Thénard eraldasid elemendi oksiidist B 2 O 3 kuumutades metallilise kaaliumiga, G. Davy – sula B 2 O 3 elektrolüüsiga.
Levimus looduses. Boori sisaldus maakoores on 5·10 -3 massiprotsenti. Vabal kujul ei leitud. Olulisemad mineraalid: booraks Na 2 B 4 O 7 10H 2 O, koreniit Na 2 B 4 O 7 -4H 2 O, kolemaniit Ca 2 B 6 O 11 5H 2 O jne. Boor kontsentreeritakse kaaliumboraatidena ja leelismuldmetallide elemendid settekivimites (vt looduslikud boraadid, boorimaagid).
Omadused. Boori aatomi välise elektronkihi konfiguratsioon on 2s 2 2p 1 ; oksüdatsiooniaste +3, harva +2; Paulingi elektronegatiivsus 2,04; aatomiraadius 97 pm, ioonraadius B 3+ 24 pm (koordinatsiooninumber 4), kovalentne raadius 88 pm. Ionisatsioonienergia B 0 → B + → B 2+ → B 3+ 801, 2427 ja 3660 kJ/mol. B(OH) 3 /B 0 paari standardne elektroodipotentsiaal on -0,890 V.
Boor esineb mitme allotroopse modifikatsioonina. Temperatuuridel alla 800 °C tekib amorfne boor (tume pulber, tihedus 2350 kg/m3), vahemikus 800-1000 °C - α-romboeedriline modifikatsioon (punased kristallid), 1000-1200 °C - β-romboeedriline modifikatsioon (tume punaka varjundiga, kõige stabiilsem), 1200-1500 ° C - tetragonaalsed modifikatsioonid. Temperatuuridel üle 1500 °C on β-romboeedriline modifikatsioon stabiilne. Igat tüüpi kristallivõred koosnevad B12 ikosaeedrist, mis on kristalli erinevalt pakitud. β-romboeedrilise modifikatsiooni jaoks: t PL 2074 °C, t KIP 3658 °C, tihedus 2340 kg/m 3 (293 K), soojusjuhtivus 27,0 W/(m K) (300 K).
Boor on diamagnetiline, erimagnetiline vastuvõtlikkus -0,78·10 m 3 /kg. Tegemist on p-tüüpi pooljuhiga, ribavahe on 1,56 eV. Boori kõvadus Mohsi skaalal on 9,3. Seda iseloomustab kõrge neutronite neelamisvõime (isotoobi 10 B puhul on termilise neutronite püüdmise ristlõige 3,8·10 -25 m 2).
Boor on keemiliselt inertne. See reageerib hapnikuga temperatuuril üle 700 °C, moodustades klaasja oksiidi B 2 O 3. Temperatuuridel üle 1200 °C reageerib boor N 2 ja NH 3 -ga, andes boornitriidi BN. Moodustab fosfiide ja arseniide, mis on kõrge temperatuuriga pooljuhid, mille P ja As on temperatuuril üle 700 °C. Temperatuuril üle 2000 °C reageerib boor süsinikuga, moodustades boorkarbiidid. Halogeenidega kl kõrgendatud temperatuurid moodustab lenduvaid trihalogeniide, mis on kergesti hüdrolüüsitavad ja kalduvad H-tüüpi komplekside tekkele, ei interakteeru vesiniku, vee, hapete ja leeliselahustega. Kontsentreeritud HNO3 ja aqua regia oksüdeerivad boori ortoboorhappeks H3BO3. Boori liitmine leelistega oksüdeeriva aine juuresolekul viib boraatide tekkeni. Metallidega kl kõrged temperatuurid moodustab boriide. Hapete toimel boriididele võib saada boorhüdriide, mida iseloomustavad liitumisreaktsioonid metallide boorhüdriidide moodustumisega. Lisateavet orgaaniliste elementide booriühendite kohta leiate artiklist Boororgaanilised ühendid.
Boor on mikroelement, mille sisaldus taimede ja loomade kudedes on 10-10 -4%. Boor osaleb süsivesikute-fosfaatide metabolismis. Inimese booririkaste toitude tarbimine põhjustab süsivesikute ja valkude ainevahetuse häireid, mis põhjustab seedetrakti haigusi. Boor on taimede eluks vajalik biogeenne element. Boori puuduse või liigsuse korral taimekudedes, mis on tavaliselt seotud elemendi puuduse või ülemääraga pinnases, tekivad morfoloogilised muutused ja taimehaigused (gigantism, kääbus, halvenenud kasvupunktid jne). Väikesed boorikogused suurendavad järsult paljude põllukultuuride saagikust (vt Mikroväetised).
. Esineb järvede (eriti kibedate) ja merede vees. Boori sisaldus maakoores on 1·10–3 massiprotsenti (28. koht), ookeanivees 4,41·10–4% (4,4 mg/l).. Tööstuses saadakse boori looduslikest boraatidest: kolemaniiti ja inioiiti töödeldakse leeliselisel meetodil, et vabastada boor booraks, boratsiidist happemeetodil saadakse ortoboorhape, mis muundatakse B 2 O 3-ks. temperatuur umbes 235 °C. Amorfne boor saadakse booraksi ehk B 2 O 3 redutseerimisel aktiivsete metallidega - Mg, Na, Ca jne, samuti Na või K sulandi elektrolüüsil Kristalliline boor saadakse BCl 3 või BF 3 halogeniidid vesinikuga, boorhalogeniidide ja hüdriidide (peamiselt B 2 H 6) lagunemine temperatuuril 1000-1500 ° C või amorfse boori kristallimine.
Rakendus. Boori kasutatakse korrosiooni- ja kuumakindlate sulamite komponendina, näiteks ferroboori - Fe sulam 10-20% B-ga, komposiitmaterjalid (boorplastid). Väike boori lisamine (protsendiline osa) suurendab oluliselt terase ja värviliste metallide sulamite mehaanilisi omadusi. Boori kasutatakse terastoodete pinna küllastamiseks (borideerimiseks), et parandada mehaanilisi ja korrosiooniomadusi. Boori kasutatakse pooljuhina termistoride valmistamisel. Saadud tehis- ja looduslikest booriühenditest kasutatakse klaasi tootmisel umbes 50%, pesuvahendite tootmisel kuni 30%. Lõike- ja abrasiivsete materjalidena kasutatakse paljusid boriide. Ferromagneti Nd 2 Fe 14 V kasutatakse võimsate püsimagnetite valmistamiseks, ferromagnetilist sulamit Co-Pt-Cr-B kasutatakse salvestusmeediumina tänapäevastel infokandjatel. Boor ja selle sulamid on tuumareaktorite kontrollvarraste tootmisel neutronite absorbeerijad.
Kirj.: Boor, selle ühendid ja sulamid. K., 1960; Golikova O., Samatov S. Boor ja selle pooljuhtühendid. Tash., 1982; Boori keemia aastatuhandel / Toim. R. W. King. Amst.; Оxf., 1999.
A. A. Eliseev, Yu D. Tretjakov.
Boor on kolmanda rühma, teise perioodi peamise alarühma element keemiliste elementide perioodiline tabel, aatomnumbriga 5. Tähistatakse sümboliga B (lat. Borium). Vabas olekus on boor värvitu, hall või punane kristalne või tume amorfne aine. Teada on üle 10 boori allotroopse modifikatsiooni, mille tekke ja omavahelised üleminekud määrab boori saamise temperatuur.
Nime ajalugu ja päritolu
Selle said esmakordselt 1808. aastal prantsuse füüsikud J. Gay-Lussac ja L. Thénard booranhüdriidi B 2 O 3 kuumutamisel kaaliummetalliga. Mõni kuu hiljem sai H. Davy sula B 2 O 3 elektrolüüsil boori.
Looduses olemine
Keskmine boorisisaldus maakoores on 4 g/t. Vaatamata sellele on teada umbes 100 boormineraali; seda ei leidu peaaegu kunagi "võõratest" mineraalidest. Seda seletatakse eelkõige asjaoluga, et komplekssetel boorianioonidel (nimelt sellisel kujul leidub seda enamikus mineraalides) ei ole piisavalt laialt levinud analooge. Peaaegu kõigis mineraalides on boor seotud hapnikuga ja fluori sisaldavate ühendite rühm on väga väike. Elementaarset boori looduses ei esine. Seda esineb paljudes ühendites ja see on laialt levinud, eriti madalates kontsentratsioonides; boorsilikaatide ja boraatide kujul, samuti mineraalide isomorfse lisandina on see osa paljudest tard- ja settekivimitest. Boori tuntakse nafta- ja merevees (merevees 4,6 mg/l), soolajärvede, kuumaveeallikate ja mudavulkaanide vetes.
Boori peamised mineraalsed vormid:
Borosilikaadid: datoliit CaBSiO 4 OH, danburiit CaB 2 Si 2 O 8
Boraadid: booraks Na 2 B 4 O 7 10H 2 O, ashariit MgBO 2 (OH), hüdroboratsiit (Ca, Mg) B 2 O 11 6H 2 O, inioit Ca 2 B 6 O 11 13H 2 O, kalibriit KMg 2 B 11 O 19 9 H 2 O.
Boorimaardlaid on ka mitut tüüpi:
1. Boraatide ladestused magneesiaskarnides:
- ludvigiidi ja ludvigiidi-magnetiidi maagid;
- kotoiidi maagid dolomiidi marmoris ja kaltsifüüris;
- ashariidi ja ashariidi-magnetiidi maagid.
2. Boorsilikaatide maardlad lubjarikastes skarnides (datoliidi- ja danburiidimaagid);
3. Boorsilikaatide ladestused greisenides, sekundaarsetes kvartsiitides ja hüdrotermilistes veenides (turmaliini kontsentratsioonid);
4. Vulkanogeensed setted:
- vulkaanilise tegevuse saadustest ladestunud boorimaagid;
- järvesetetesse taasladestatud boraatmaagid;
- maetud settelised boraatmaagid.
5. Halogeen-setteladestused:
- boraatide ladestused halogeenladestustes;
- soolakuplite kohal asuvas kipskorgis boraadi ladestused.
Füüsikalised omadused
Äärmiselt kõva aine (teine on teemant, süsiniknitriid, boornitriid (borasoon), boorkarbiid, boor-süsinik-räni sulam, skandium-titaankarbiid). Sellel on rabedus ja pooljuhtomadused (laia vahega pooljuht).
Looduses leidub boori kahe isotoobi kujul 10 B (20%) ja 11 B (80%).
10 V on termiliste neutronite jaoks väga kõrge neeldumisristlõige, seega kasutatakse tuumareaktorites reaktsioonivõime kontrollimiseks 10 V boorhappes.
Keemilised omadused
Paljude füüsikaliste ja keemiliste omaduste poolest sarnaneb mittemetalliline boor räni.
Keemiliselt on boor üsna inertne ja interakteerub toatemperatuuril ainult fluoriga. Kuumutamisel reageerib boor teiste halogeenidega trihalogeniidide moodustamiseks, lämmastikuga moodustab boornitriidi BN, fosforiga - fosfiid BP, süsinikuga - erineva koostisega karbiidid (B 4 C, B 12 C 3, B 13 C 2). Hapniku atmosfääris või õhus kuumutamisel põleb boor suure soojuseraldusega ja moodustub oksiid B 2 O 3.
Boor ei interakteeru otseselt vesinikuga, kuigi on teada üsna suur hulk erineva koostisega boorhüdriide (boraane), mis saadakse leelis- või leelismuldmetallide boriidide töötlemisel happega.
Tugeval kuumutamisel on booril taastavad omadused. See on võimeline näiteks redutseerima räni või fosforit nende oksiididest. Seda boori omadust saab seletada booroksiidi B 2 O 3 keemiliste sidemete väga suure tugevusega.
Oksüdeerivate ainete puudumisel on boor leeliselahuste suhtes vastupidav. Kuumas lämmastik- ja väävelhappes ning veekogus lahustub boor, moodustades boorhappe H 3 VO 3.
Booroksiid B 2 O 3 on tüüpiline happeline oksiid. See reageerib veega, moodustades boorhapet.
Kui boorhape interakteerub leelistega, ei moodustu soolad mitte boorhappest endast - boraatidest (sisaldavad BO 3 3-aniooni), vaid tetraboraatidest.
Bioloogiline roll
Boor on oluline mikroelement, mis on vajalik taimede normaalseks funktsioneerimiseks. Boori puudus peatab nende arengu ja põhjustab kultuurtaimedel erinevaid haigusi. See põhineb kudede oksüdatiivsete ja energiaprotsesside häiretel ning oluliste ainete biosünteesi vähenemisel. Kui mullas on booripuudus, kasutatakse põllumajanduses boori mikroväetisi (boorhape, booraks jt), et suurendada saaki, parandada toodete kvaliteeti ja ennetada mitmeid taimehaigusi.
Boori roll loomadel pole selge. Inimese lihaskude sisaldab (0,33-1)×10 -4% boori, luukude (1,1-3,3)×10 -4% ja veri - 0,13 mg/l. Iga päev saab inimene toiduga 1-3 mg boori. Mürgine annus - 4 g.
Üks haruldasi sarvkesta düstroofia tüüpe on seotud geeniga, mis kodeerib transportervalku, mis arvatavasti reguleerib rakusisest boori kontsentratsiooni.
