Бор . Распространение в природе

БОР (латинский Borum), В, химический элемент III группы короткой формы (13-й группы длинной формы) периодической системы, атомный номер 5, атомная масса 10,811; неметалл, В природе два стабильных изотопа: 10 В (19,9%) и 11 В (80,1%); искусственно получены изотопы с массовыми числами 7-19.

Историческая справка . Природные соединения бора, в основном бура, известны с раннего Средневековья. Бура, или тинкал, ввозилась в Европу из Тибета, её употребляли при ковке металлов, главным образом золота и серебра. От арабского название буры buraq (бурак) и позднелатинского borax (боракс) произошло название элемента. Бор открыт в 1808 году: Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар выделили элемент из оксида В 2 О 3 нагреванием с металлическим калием, Г. Дэви - электролизом расплавленного В 2 О 3 .

Распространённость в природе . Содержание бора в земной коре составляет 5·10 -3 % по массе. В свободном виде не встречается. Важнейшие минералы: бура Na 2 В 4 О 7 ·10Н 2 О, кернит Na 2 В 4 О 7 -4Н 2 О, колеманит Са 2 В 6 О 11 ·5Н 2 О и др. Бор концентрируется в форме боратов калия и щёлочноземельных элементов в осадочных породах (смотри Бораты природные, Борные руды).

Свойства . Конфигурация внешней электронной оболочки атома бора 2s 2 2p 1 ; степень окисления +3, редко +2; электроотрицательность по Полингу 2,04; атомный радиус 97 пм, ионный радиус В 3+ 24 пм (координационное число 4), ковалентный радиус 88 пм. Энергия ионизации В 0 → В + → В 2+ → В 3+ 801, 2427 и 3660 кДж/моль. Стандартный электродный потенциал пары В(ОН) 3 /В 0 равен -0,890 В.

Бор существует в нескольких аллотропных модификациях. При температуре ниже 800 °С образуется аморфный бор (тёмный порошок, плотность 2350 кг/м 3), в интервале 800-1000 °С - α-ромбоэдрическая модификация (красные кристаллы), 1000-1200 °С - β -ромбоэдрическая модификация (тёмный с красноватым оттенком, наиболее устойчив), 1200-1500 °С - тетрагональные модификации. При температуре выше 1500 °С устойчива β-ромбоэдрическая модификация. Кристаллические решётки всех типов состоят из икосаэдров В 12 , по-разному упакованных в кристалле. Для β-ромбоэдрической модификации: t ПЛ 2074 °С, t KИП 3658 °С, плотность 2340 кг/м 3 (293 К), теплопроводность 27,0 Вт/(м·К) (300 К).

Бор диамагнитен, удельная магнитная восприимчивость -0,78·10 м 3 /кг. Является полупроводником р-типа, ширина запрещённой зоны 1,56 эВ. Твёрдость бора по шкале Мооса 9,3. Характеризуется высокой способностью поглощать нейтроны (для изотопа 10 В сечение захвата тепловых нейтронов 3,8·10 -25 м 2).

Бор химически инертен. С кислородом реагирует при температуре выше 700 °С, образуя стеклообразный оксид В 2 О 3 . При температуре выше 1200 °С бор взаимодействует с N 2 и NН 3 , давая бора нитрид ВN. Образует с Р и As при температуре выше 700 °С фосфиды и арсениды, являющиеся высокотемпературными полупроводниками. При температуре выше 2000 °С бор реагирует с углеродом с образованием бора карбидов. С галогенами при повышенных температурах образует летучие тригалогениды, которые легко гидролизуются и склонны к образованию комплексов типа Н, бор не взаимодействует с водородом, водой, кислотами и растворами щелочей. Концентрированная НNО 3 и царская водка окисляют бор до ортоборной кислоты Н 3 ВО 3 . Сплавление бора со щелочами в присутствии окислителя приводит к получению боратов. С металлами при высоких температурах образует бориды. Действием кислот на бориды могут быть получены бороводороды, для которых характерны реакции присоединения с образованием борогидридов металлов. Об элементоорганических соединениях бора смотри в статье Борорганические соединения.

Бор относится к микроэлементам, его содержание в тканях растений и животных составляет 10-10 -4 %. Бор участвует в углеводно-фосфатном обмене. Употребление человеком в пищу продуктов с большим содержанием бора вызывает нарушение обмена углеводов и белков, что приводит к желудочно-кишечным заболеваниям. Бор - биогенный элемент, необходимый для жизнедеятельности растений. При недостатке или избытке бора в тканях растения, связанном обычно с недостатком или избытком элемента в почве, возникают морфологические изменения и заболевания растений (гигантизм, карликовость, нарушение точек роста и пр.). Малые количества бора резко повышают урожайность многих сельскохозяйственных культур (смотри Микроудобрения).

Получение . В промышленности бор получают из природных боратов: колеманит и иниоит перерабатывают щелочным методом с выделением бора в виде буры, борацит - кислотным методом с образованием ортоборной кислоты, которую при температуре около 235 °С переводят в В 2 О 3 . Аморфный бор получают восстановлением буры или В 2 О 3 активными металлами - Mg, Na, Са и др., а также электролизом расплава Na или К, Кристаллический бор - восстановлением галогенидов ВСl 3 или BF 3 водородом, разложением галогенидов и гидридов бора (в основном В 2 Н 6) при температуре 1000-1500 °С или кристаллизацией аморфного бора.

Применение . Бор используется как компонент коррозионностойких и жаропрочных сплавов, например ферробора - сплава Fe с 10-20% В, композиционных материалов (боропластиков). Небольшая добавка бора (доли процента) значительно повышает механические свойства стали, сплавов цветных металлов. Бором насыщают поверхность стальных изделий (борирование) с целью улучшения механических и коррозионных свойств. Бор применяют как полупроводник для изготовления терморезисторов. Около 50% получаемых искусственных и природных соединений бора используют в производстве стекла, до 30% - в производстве моющих средств. Многие бориды применяют как режущие и абразивные материалы. Ферромагнетик Nd 2 Fe 14 В используют для изготовления мощных постоянных магнитов, ферромагнитный сплав Co-Pt-Cr-В - как среду для записи в современных носителях информации. Бор и его сплавы - поглотители нейтронов в производстве регулирующих стержней ядерных реакторов.

Лит.: Бор, его соединения и сплавы. К., 1960; Голикова О., Саматов С. Бор и его полупроводниковые соединения. Таш., 1982; Boron chemistry at the millennium / Ed. R. В. King. Amst.; Оxf., 1999.

А. А. Елисеев, Ю. Д. Третьяков.

химический элемент, B

. (маскарэ) распространение приливной волны вверх по течению реки через устье

Нильс (1885-1962) датский физик, один из создателей современной физики, Нобелевская премия 1922

Оге (родился в 1922) датский физик, Нобелевская премия (1975, совместно с Б. Моттельсоном и Дж. Рейнуотером)

Харальд (1887-1951) дат. математик

В скандинавской мифологии отец Одина (мифическое)

Город (с 1938) в России, Нижегородская обл, на реке Волга

Город в Югославии, Сербия

Зубоврачебное сверло

Приливная волна, движущаяся с высокой скоростью против течения реки в виде водяного вала с опрокидывающимся гребнем

Сосновый лес на песчаных и каменистых почвах

Среди картин Ивана Шишкина есть «Сосновый...»

Стальное сверло, применяемое в зубоврачебной практике

Травянистое растение, семейства злаков

Хвойное дерево, разновидность сосны, вар. борика

Химический элемент

Скандинавский громовержец

По Далю это слово означает «торг, базар, рынок», но у многих людей ассоциируется с известным датчанином, а заодно и с «пятым номером»

Химический элемент, самый стойкий на разрыв

Лес с шишками

Кто из физиков создал модель атома?

Датский физик, лауреат Нобелевской премии (1975 г.)

Датский физик, лауреат Нобелевской премии (1922 г.), основоположник современной физики

Лес, который горит вместе с сыром

Роман российского писателя С. Крутилина «Апраскин...»

Пятый элемент, но не фильм Люка Бессона

. «лесной» химический элемент

Хвойный лес

Растение семейства злаков

Приливная волна

Отец бога Одина

Дремучий ельник

Физик Нильс...

Лес, где много шишек

Лес, где сосны шумят

Сосновый лес

Лес с сосенками

Кто создал модель атома?

Скопищ сосен

Елки-палки

Сверло стоматолога

Скопище сосен

Сосновый...

Загорелся сыр-...

И ученый, и сосновый

Элемент №5

Датский физик

Отец Одина

Пятый элемент, но не фильм

. «дрель» стоматолога

Лес, горящий вместе с сыром

Пятый элемент

Лес повышенной колючести

Нильс из физиков

В таблице Менделеева он под №5

Между углеродом и бериллием

Пятый по счету химический элемент

. (святобор) в слав. миф. бог лесов, покровитель охоты

Пятая графа химических элементов

Лес, где растут сосенки

Лес, подходящий для маслят

Лес с запахом хвои

Хвойный лес

Датский физик, создатель планетарной модели атома

Химический элемент, кристаллическое вещество

В скандинавской мифологии бог, отец Одина

Датские физики, отец (1885-1962, Нобелевская премия 1922) и сын (Нобелевская премия 1975)

Датский математик (1887-1951)

Город в Нижегородской области

Город в Сербии

Сосновый лес

Наименование химического элемента

. "Дрель" стоматолога

. "Лесной" химический элемент

Кто из физиков создал модель атома

Кто создал модель атома

М. (брать) бранье, взятие, отпуск и прием; бору нет, говорят купцы, разбору, спросу на товар. Костр. торг. базар, рынок, торжок; новинный бор, холщевый базар. Стар. сбор, побор, подать, денежная повинность. Бором, борком брать, руками, рвать. Бор ягод, сбор. Бор рыбы, клев. Брать товар на бор, в бор, в долг, не за наличные. Красный или хвойный лес; строевой сосновый или еловый лес по сухой почве, по возвышенности; преснина, чистый мендовый сосняк, по супеси; хвойник с ягодными кустами и грибами. От искры сыр бор загорался. Баба по бору ходила, трои лапти износила, долго. Чужая душа дремучий бор. Баженый не с борка, а с топорка. Всякая сосна своему бору шумит (своему лесу весть подает). Сыр-бор загорелся, беда, шум из пустого. Сев. сушь, суходол, противопол. тундра, болото, поймы. Арх. новг. могильник, кладбище, божья нивка, потому что там для кладбищ выбирается суходол, либо пригорье. На борке, новг.-валд. на кладбище. Ниж. бора, складка в одежде, морщина в лице. Растение Panicum miliaceum, Milium effusum, черное, птичье просо, просовик, просовка, род проса в черных шишках (симб. сам.) Дивий бор, растение Alopecurus pratensis, глашник, луговой пырей, лисий хвост, однородное с аржанцом. Боровой, к бору, лесу относящ. Боровое место, хрящеватое, сухое, под хвойным лесом, можжевелом и вереском. Боровой кулик, березовик, слука, вальдшнеп. Боровая каша, из боровой крупы, из пшена бора. Боровой изгон, мохнатик, волосатик, растение Adonis vernalis. Боровной лес, сев. сосновый, строевой и мачтовый, по суходолу. Бористое место, боровое, обильное борами. Бористый кафтан, с борами (см. бора). Боровина ж. боровая, хвойная, нехлебная почва. Боровинка умалит. порода мелких, но хороших яблок. Боровик м. съедомый гриб Boletus bovinus (mutabilis?) Арх.-мез. метла, голик, веник, потому что веники вяжут в березняке, в бору, по суходолу, не по тундре. картежной игре, подбор красной масти, боровики, а черной, вороново крыло. Тетерев, особенно косач, но гораздо рослее простого (полевого), вероятно помесь тетерева и глухаря. Калужск. кабачная ендова. Боровики мн. дикие, боровые пчелы; растение Chimaphila umbellata, становник, изгон боровой, изгон раменный. Боровика ж. ряз. куст и ягода брусена, брусника. Боровник м. растение Digitaria, мохарь. Растение Blitum, боровик, жминда, жмонда, бросовая трава; Вlitum virgatum, сорочьи ягоды. Боровая няша, боровница? сев. лекарственное в народе растение, по берегам боровых озер и котловин. Бореть пск. о залежи: порастать хвойником, зарослями

М. химич. горючее вещество, добываемое из буры и служащее основанием борной кислоте

По Далю это слово означает "торг, базар, рынок", но у многих людей ассоциируется с известным датчанином, а заодно и с "пятым номером"

Роман российского писателя С. Крутилина "Апраскин..."

Среди картин Ивана Шишкина есть "Сосновый..."

Что за химический элемент B

Элемент номер пять

Бор (лат. Borum), В, химический элемент III группы периодической системы Менделеева, атомный номер 5, атомная масса 10,811; кристаллы серовато-черного цвета (очень чистый Бор бесцветен). Природный Бор состоит из двух стабильных изотопов: 10 B (19%) и 11 B (81%).

Ранее других известное соединение Бора - бура - упоминается в сочинениях алхимиков под арабским названием "бурак" и латинским Borax, откуда и произошло наименование "бор". Свободный Бор (нечистый) впервые получили французские химики Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар в 1808 году нагреванием борного ангидрида B 2 O 3 с металлическим калием. Общее содержание Бора в земной коре 3·10 -4 % по массе. В природе Бор в свободном состоянии не обнаружен. Многие соединения Бора широко распространены, особенно в небольших концентрациях. В виде боросиликатов, боратов, бороалюмосиликатов, а также как изоморфная примесь в других минералах Бор входит в состав многих изверженных и осадочных пород. Соединения Бора найдены в нефтяных водах, морской воде, соляных озерах, горячих источниках, в вулканических и сопочных грязях, во многих почвах.

Физические свойства Бора. Известно несколько кристаллических модификаций Бор Для двух из них рентгеноструктурным анализом удалось полностью определить кристаллическую структуру, которая в обоих случаях оказалась весьма сложной. Атомы Бора образуют в этих структурах трехмерный каркас подобно атомам углерода в алмазе. Этим объясняется высокая твердость Бора. Однако строение каркаса в структурах Бора гораздо сложнее, чем в алмазе. Основной структурной единицей в кристаллах Бора служат двадцатигранники (икосаэдры), в вершинах каждого из которых находятся 12 атомов Бора. Икосаэдры соединяются между собой как непосредственно, так и посредством промежуточных атомов Бора, не входящих в состав какого-либо икосаэдра. При таком строении оказывается, что атомы Бор в кристаллах имеют разные координационные числа: 4, 5, 6 и 5 + 2 (5 ближних "соседей" и 2 более далеких). Так как на внешней оболочке атома Бора находятся всего 3 электрона (электронная конфигурация 2s 2 2p 1), на каждую присутствующую в кристаллическом Боре связь приходится существенно меньше двух электронов. В соответствии с современными представлениями, в кристаллах Бор осуществляется особый тип ковалентной связи - многоцентровая связь с дефицитом электронов. В соединениях ионного типа Бор 3-валентен. Так называемый "аморфный" Бор, получаемый при восстановлении B 2 O 3 металлическим натрием или калием, имеет плотность 1,73 г/см 3 . Чистый кристаллический Бор имеет плотность 2,3 г/см 3 , температуру плавления 2030°С, температуру кипения 3860°С; твердость Бора по минералогической шкале 9, микротвердость 34 Гн/м 2 (3400 кгс/мм 2). Кристаллический Бор - полупроводник. В обычных условиях он проводит электрический ток плохо. При нагревании до 800°С электрическая проводимость Бора увеличивается на несколько порядков, причем знак проводимости меняется (электронная - при низких температурах, дырочная - при высоких).

Химические свойства Бора. Химически Бор при обычных условиях довольно инертен (взаимодействует активно лишь с фтором), причем кристаллический Бор менее активен, чем аморфный. С повышением температуры активность Бора возрастает и он соединяется с кислородом, серой, галогенами. При нагревании на воздухе до 700°С Бор горит красноватым пламенем, образуя борный ангидрид B 2 O 3 - бесцветную стекловидную массу. При нагревании выше 900 °С Бор с азотом образует нитрид бора BN, при нагревании с углем -карбид бора B 4 C 3 , с металлами - бориды. С водородом Бор заметно не реагирует; его гидриды (бороводороды) получают косвенным путем. При температуре красного каления Бор взаимодействует с водяным паром: 2B + 3Н 2 О = B 2 O 3 + 3H 2 . В кислотах Бор при обычной температуре не растворяется, кроме концентрированной азотной кислоты, которая окисляет его до борной кислоты H 3 BO 3 . Медленно растворяется в концентрированных растворах щелочей с образованием боратов.

Во фториде BF 3 и других галогенидах Бор связан с галогенами тремя ковалентными связями. Поскольку для завершения устойчивой 8-электронной оболочки атому Бора в галогениде BX 3 недостает пары электронов, молекулы галогенидов, особенно BF 3 , присоединяют молекулы других веществ, имеющие свободные электронные пары, например аммиака.

В таких комплексных соединениях атом Бор окружен четырьмя атомами (или группами атомов), что соответствует характерному для Бора в его соединениях координационному числу 4. Важные комплексные соединения Бор - борогидриды, например Na, и фтороборная, или борофтористоводородная, кислота H , образующаяся из BF 3 и HF; большинство солей этой кислоты (фтороборатов) растворимы в воде (за исключением солей К, Rb, Cs). Общая особенность самого Бора и его соединений - их сходство с кремнием и его соединениями. Так, борная кислота, подобно кремниевой, обладает слабыми кислотными свойствами и растворяется в HF с образованием газообразного BF 3 (кремниевая дает SiF 4). Бороводороды напоминают кремневодороды, а карбид Бора - карбид кремния, и т. д. Представляет интерес особое сходство модификаций нитрида BN с графитом или алмазом. Это связано с тем, что атомы В и N по электронной конфигурации совместно имитируют 2 атома С (у В - 3 валентных электрона, у N - 5, у двух атомов С - по 4). Эта аналогия характерна и для других соединений, содержащих одновременно Бор и азот. Так, боразан ВН 3 -NH 3 подобен этану СН 3 -СН 3 , а боразен BH 2 =NH 2 и простейший боразин BH≡NH подобны соответственно этилену СН 2 =СН 2 и ацетилену СН≡СН. Если тримеризация ацетилена С 2 Н 2 дает бензол С 6 Н 6 , то аналогичный процесс приводит от боразина BHNH к боразолу B 3 N 3 H 6 .

Получение Бора. Элементарный Бор из природного сырья получают в несколько стадий. Разложением боратов горячей водой или серной кислотой (в зависимости от их растворимости) получают борную кислоту, а ее обезвоживанием - борный ангидрид. Восстановление В 2 О 3 металлическим магнием дает Бор в виде темно-бурого порошка; от примесей его очищают обработкой азотной и плавиковой кислотами. Очень чистый Бор, необходимый в производстве полупроводников, получают из его галогенидов: восстанавливают ВCl 3 водородом при 1200°С или разлагают пары ВВr 3 на танталовой проволоке, раскаленной до 1500°С. Чистый Бор получают также термическим разложением бороводородов.

Применение Бора. Бор в небольших количествах (доли%) вводят в сталь и некоторые сплавы для улучшения их механических свойств; уже присадка к стали 0,001-0,003% Бор повышает ее прочность (обычно в сталь вводят Бор в виде ферробора, то есть сплава железа с 10-20% Бора). Поверхностное насыщение стальных деталей бором (до глубины 0,1-0,5 мм) улучшает не только механические свойства, но и стойкость стали против коррозии. Благодаря способности изотопа 10 В поглощать тепловые нейтроны, его применяют для изготовления регулирующих стержней ядерных реакторов, служащих для прекращения или замедления реакции деления. Бор в виде газообразного BF 3 используют в счетчиках нейтронов. (При взаимодействии ядер 10 В с нейтронами образуются заряженные α-частицы, которые легко регистрировать; число же α-частиц равно числу нейтронов, поступивших в счетчик: 10 5 В + 1 0 n = 7 3 Li + 4 2 α). Сам Бор и его соединения - нитрид BN, карбид B 4 C 3 , фосфид ВР и другие - применяют как диэлектрики и полупроводниковые материалы. Обширное применение находят борная кислота и ее соли (прежде всего бура), бориды и другие. BF 3 - катализатор некоторых органических реакций.

Бор в организме. Бор относится к числу химических элементов, которые в очень малых количествах содержатся в тканях растений и животных (тысячные и десятитысячные доли% на сухую массу). Бор необходим для поддержания нормальной жизнедеятельности растений. Важнейший симптом недостатка Бора - отмирание точки роста главного стебля, а затем и пазушных почек. Одновременно черешки и листья становятся хрупкими, цветки не появляются или не образуются плоды; поэтому при недостатке Бора падает урожай семян. Известны многие болезни, связанные с недостатком Бора, например гниль сердечка сахарной свеклы, черная пятнистость столовой свеклы, побурение сердцевины брюквы и цветной капусты, засыхание верхушки льна, желтуха верхушки люцерны, бурая пятнистость абрикосов, опробковение яблок. При недостатке Бора замедляется окисление сахаров, аминирование продуктов углеводного обмена, синтез клеточных белков; однако ферменты, для которых Бор является необходимым элементом, пока неизвестны. При недостатке Бора у растений снижается содержание аденозинтрифосфорной кислоты, а также нарушается процесс окислительного фосфорилирования, вследствие чего энергия, выделяющаяся при дыхании, не может быть использована для синтеза необходимых веществ. При недостатке Бора в почве в нее вносят борные удобрения. В биогеохимических провинциях с избытком Бора в почве (например, в Северо-Западном Казахстане) возникают морфологические изменения и заболевания растений, вызываемые накоплением Бора,- гигантизм, карликовость, нарушение точек роста и других. На почвах с интенсивным борным засолением встречаются участки, лишенные растительности, "плешины", - один из поисковых признаков месторождения Бора. Значение Бора в организме животных пока не выяснено. У человека и животных (овец, верблюдов) при питании растениями с избыточным содержанием Бора (60-600 мг/кг сухого вещества и более) нарушается обмен веществ (в частности, активность протеолитических ферментов) и появляется эндемическое заболевание желудочно-кишечного тракта - борный энтерит.

От цыпленка к человеку. Обычно, говорят: — «От обезьяны». Но, речь не об эволюции, а о доказательстве важности бора для организма.

До 1981-го года элемент считали несущественным, не требующим включения в рацион. Убеждения ученых пошатнули цыплята.

Их выращивание шло успешнее, если в питание входил бор . Его необходимость курам, доказали в 1985-ом, а к 1990-ым дело дошло и до человека.

Выяснилось, что бор – элемент , поддерживающий плотность костной ткани.

К тому же, вещество удерживает в норме выработку, как мужского, так и женского гормона, то есть, эстрогена и прогестерона.

Эксперименты показали, что принимая препараты бора , люди теряют на 40% меньше и на 33% с .

Свойства бора

Бор – химический элемент , стоящий в под 5-ым номером. Строение у вещества атомное.

Такое характерно для металлов, однако, бор к ним не относится. Элемент является исключением среди своей группы неметаллов.

Они, собственно в периодической системе находятся на, и выше линии, проведенной от бора к .

Для неметаллов характерно молекулярное строение, но , и 5-ое вещество вне правил.

Атомная решетка обеспечивает герою рекордный предел прочности на разрыв – 5,7 гектопаскалей.

Не удивительно, что волокнистый бор – хим. элемент , добавляемый в композиционные материалы.

Их создают искусственно, складывая из компонентов с различными свойствами. В итоге, получаются легкие, но жесткие, прочные и износостойкие конструкции.

Атомы бора состоят и 5-ти протонов и стольки же, или 6-ти, нейтронов. Соответственно, есть два природных изотопа: — 10-ый и 11-ый.

На электронных оболочках атома элемента вращаются 5 частиц. Два электрона располагаются на ближней к ядру орбите, а три – на дальней.

Поэтому, стандартная валентность бора равна +3-ем. Под валентностью понимается способность атома формировать с другими элементами определенное количество химических связей.

Три электрона, готовые к взаимодействию, обеспечивают 5-му элементу высокую химическую активность.

Характерна, к примеру, реакция спекания с порошками металлов. Образуются бориды. «Стремится» 5-ое вещество и к . Правда, образованный бороводород нестабилен.

А вот оксиды бора устойчивы. Получаются последние, как правило, при высоких температурах из оксидов других элементов. Так, бор способен заменить углерод в угарном газе, кремний в .

Соединения бора – единственные его представители в природе. В свободном виде 5-ый элемент получают лишь в лабораториях.

Впервые опыт удался Анри Муассан. Французский химик разработал магниетермический способ получения чистого бора . Элемент таблицы Менделеева извлечен в ходе реакции: B 2 O 3 + 3Mg -à3MgO + 2B.

При этом, конечный бор был загрязнен примесями не более, чем на 10%. Удалось рассмотреть внешность элемента.

Это жесткое, серое вещество. Расплавить его удается лишь при 4000 градусов Цельсия.

Два природных изотопа бора значительно разнятся в характеристиках, в частности, в сечении захвата тепловых нейтронов.

Последние, провоцируют атомные реакции. Сечение захвата – способность ядра бора улавливать медленные нейтроны. Если показатель велик, можно регулировать ход реакции, останавливать ее.

Значит, вещества с большим сечением захвата подходят для стержней атомных реакторов. Из изотопов бора годится лишь один. Какой именно, расскажем в следующей главе.

Применение бора

Для стержней реакторов годится легкий изотоп бора , то есть, B10. У него не просто большое сечение захвата, а первое среди всех элементов таблицы Менделеева.

У 11-го бора, напротив, показатель самый маленький. Соответственно, тяжелую версию 5-го вещества можно применять в горячей зоне реакторов. То есть, B11 – отличный конструкционный материал для атомных станций.

В атомной энергетике ценят не только чистый бор , но и его соединение с .

Это газ, необходимый в счетчиках тепловых нейтронов. Их, так же, называют борными. Аппаратура служит в качестве приемника излучения.

В атомных реакторах, и не только, приходится кстати тугоплавкость и жаропрочность бора.

Поэтому, элемент становится добавкой к многим . Чаще всего, насыщают их поверхность.

Этот процесс называется борированием. Подвергают ему, как правило, . Их поверхность становится более прочной и устойчивой к коррозии.

В итоге, из борированной могут служит в агрессивных средах, выдерживать повышенные ударные нагрузки.

Карбиды бора, то есть соединения с углеродом, долгое время применялись зуботехниками. Задумывались, почему так называются?

Потому что сверла в аппаратах сделаны из сплава с карбидом 5-го элемента. Такими сверление зубов наиболее быстро и эффективно.

Формула бора в : — B 4 C. Есть, так же, более редкое соединение B 13 C 2 . Оба – отличные абразивные материалы, поскольку , как .

Нитриды 5-го вещества, то есть, его соединения с , — отличные полупроводники.

Их удельная проводимость больше, чем у диэлектриков, но меньше, чем у металлов.

Полупроводники нужны в интегральных схемах, транзисторах, оптоэлектронике.

Секрет материалов в том, что с повышением температуры они начинают проводить ток лучше. Обычные же проводники при жаре, напротив, теряют свойства.

Добыча бора

В соединениях бор извлекают из земных недр. На тонну породы, в среднем, приходятся 4 грамма 5-го элемента.

Больше всего, около 100 микрограммов на килограмм породы, бора в . Его, так же, ищут там, где есть щелочные почвы.

Они наиболее насыщенны элементом. Интересно, что добывать его можно даже из морских растений. В них 5-го вещества 120 микрограммов на кило.

Из минералов бором наиболее богат улексит. Его залежи, к примеру, разрабатывают в Чили. Общие запасы оцениваются в 30 000 000 тонн.

Все залежи находятся в пустыне Атакама. Первые поставки отсюда начались еще в середине 19-го века, сразу после постройки в стране железной дороги.

Сколько в те годы стоил бор, не говориться. Однако, можем узнать современный ценник.

Цена бора

Стоимость продукции зависит от вида и объемов. Так, в металлургии нужен чистый, аморфный бор .

Аморфным называют вещество, но не имеющее кристаллической решетки.

Если промышленники приобретают кристаллический элемент, то максимально измельченный.

Так вот, порошок аморфного бора в фасовке по 15 килограммов стоит около 9000 рублей.

Однако, есть предложения, где кило оценивают лишь в 50 рублей. Здесь уже нужно собирать досье на поставщика.

Причиной низкой стоимости может быть загрязненность бора, большой процент примесей. Хотя, встречаются и честные предложения, особенно, при оптовых поставках.

Что касается соединений 5-го элемента, за карбиды дают от 100-та до 700-от рублей. Это ценник за 1000 граммов.

Разброс стоимости обоснован разными формулами и свойствами карбидов. За кило борного ангидрита приходится выложить в районе 250-ти, а за нитрид – несколько тысяч рублей.

Встречается и органобор . Это комплексное удобрение, ведь, если бы 5-ый элемент ни был нужен растениям, как и человеческому организму, его бы не добывали из водорослей. Типичная фасовка органобора – литровая. Ее стоимость — 350-400 рублей.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Бор - пятый элемент Периодической таблицы. Обозначение - B от латинского «borum». Расположен во втором периоде, IIIА группе. Относится к неметаллам. Заряд ядра равен 5.

Бор сравнительно мало распространен в природе; общее содержание в земной коре составляет около 10 -3 % (масс.).

К главным природным соединениям бора относятся борная кислота H 3 BO 3 и соли борных кислот, из которых наиболее известна бура Na 2 B 4 O 7 ×10H 2 O.

В обычных условиях бор представляет собой вещество кристаллической структуры (ромбоэдрическая сингония) темно-серого цвета (рис.1). Тугоплавок (температура плавления 2075 o С, температура кипения 3700 o С), диамагнитен, обладает полупроводниковыми свойствами.

Рис. 1. Бор. Внешний вид.

Атомная и молекулярная масса бора

Относительная молекулярная масса M r - это молярная масса молекулы, отнесенная к 1/12 молярной массы атома углерода-12 (12 С). Это безразмерная величина.

Относительная атомная масса A r - это молярная масса атома вещества, отнесенная к 1/12 молярной массы атома углерода-12 (12 С).

Поскольку в свободном состоянии бор существует в виде одноатомных молекул В, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 10,806.

Аллотропия и аллотропные модификации бора

Для бора характерно проявление аллотропии, т.е. существование в виде нескольких простых веществ, называемых аллотропными (аллотропическими) модификациями. Во-первых, бор существует в двух агрегатных состояниях - кристаллическом (окрашен в серый цвет) и аморфном (окрашен в белый цвет). Во-вторых, в кристаллической форме бор имеет более 10 аллотропных модификаций. Например, атомы бора могут быть объединены в группировки B 12 , имеющие форму икосаэдра - двадцатигранника (рис. 2).

Рис. 2. Икосаэдрическая группировка атомов бора B 12 .

Эти икосаэдры B 12 ,в свою очередь, могут располагаться относительно друг друга в кристалле по разному:

Изотопы бора

В природе бор существует в виде двух стабильных изотопов 10 B (19,8%) и 11 B (80,2%). Их массовые числа равны 10 и 11 соответственно. Ядро атома изотопа бора 10 B содержит пять протонов и пять нейтронов, а изотопа 11 B - такое же количество протонов и четыре нейтрона.

Существует двенадцать искусственных (радиоактивных) изотопов бора с массовыми числами от 5-ти до 17-ти, из которых наиболее устойчивым является 8 B с периодом полураспада равным 0,77 с.

Ионы бора

На внешнем энергетическом уровне атома бора имеется три электрона, которые являются валентными:

1s 2 2s 2 2p 1 .

В результате химического взаимодействия бор может терять свои валентные электроны, т.е. являться их донором, и превращаться в положительно заряженный ион (B 3+) или принимать электроны другого атома, т.е. являться их акцептором, и превращаться в отрицательно заряженный ион (B 3-):

B 0 -3e → B 3+ ;

B 0 +3e → B 3- .

Молекула и атом бора

В свободном состоянии бор существует в виде одноатомных молекул В. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу бора:

Сплавы бора

В металлургии бор применяется как добавка к стали и к некоторым цветным сплавам. Присадка очень небольших количеств бора уменьшает размер зерна, что приводит к улучшению механических свойств сплавов. Применяется также поверхностное насыщение стальных изделий бором - борирование, повышающее твердость и стойкость против коррозии.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2

Рекомендуем почитать

Электрика в квартире

Расшифровка библии учеными

Розетки и выключатели

Код библии раскрыт. Код библии. Математик из Израиля

Розетки и выключатели

Эффективный способ повысить умственную работоспособность

Кабель и провода

Описание, история и интересные факты

Электрооборудование

Символ добра и зла. Инь-ян. Кошка в египетском культе. Открытая ладонь (хамса). Белобог бог света, добра и справедливости в славянской культуре Наговор на науз

Счётчики

Знаки зодиака: что вам необходимо сделать этой осенью