The bór Jedná se o nekovový prvek, který vede do skupiny 13 periodické tabulky a je reprezentován chemickým symbolem B. Jeho atomové číslo je 5 a je to jediný nekovový prvek ve své skupině; ačkoli někteří chemici to považují za metaloid.
Vypadá to jako černohnědý prášek a nachází se v poměru 10 ppm ve vztahu k zemské kůře. Není to tedy jeden z nejhojnějších prvků.
Vyskytuje se jako součást několika minerálů, jako je borax nebo boritan sodný, což je nejběžnější minerál boru. Existuje také kurnit, další forma boritanu sodného; colemanit nebo boritan vápenatý; a ulexit, boritan sodný a vápenatý.
Boritany se těží ve Spojených státech, Tibetu, Číně a Chile se světovou produkcí přibližně dvou milionů tun ročně.
Tento prvek má třináct izotopů, nejhojnější jedenáctB, což představuje 80,1% hmotnostních boru, a 10B, což tvoří zbývajících 19,9%.
Bor je nezbytný stopový prvek pro rostliny, který zasahuje do syntézy některých životně důležitých rostlinných proteinů a přispívá k absorpci vody. U savců se jeví jako nezbytné pro zdraví kostí.
Ačkoli bór objevil v roce 1808 anglický chemik Sir Humphry Davy a francouzští chemici Jacques Thérnard a Joseph Gay-Lussac, od počátku naší éry v Číně se borax používal při výrobě smaltované keramiky.
Bor a jeho sloučeniny mají mnoho použití a aplikací, od použití při konzervování potravin, zejména margarínu a ryb, až po použití při léčbě rakovinných nádorů mozku, močového měchýře, prostaty a dalších orgánů..
Bór je špatně rozpustný ve vodě, ale jeho sloučeniny ano. Může to být mechanismus koncentrace boru a také zdroj otravy prvkem..
Rejstřík článků
Odpradávna používal člověk sloučeniny boru při různých činnostech. Borax, minerál známý jako tincal, byl používán v Číně v roce 300 nl. při výrobě smaltované keramiky.
Perský alchymista Rhazes (865-925) učinil první zmínku o sloučeninách boru. Rhazes klasifikoval minerály do šesti tříd, z nichž jedna byla boracios zahrnující bór.
Agricola, kolem roku 1600, uvádí použití boraxu jako tavidla v metalurgii. V roce 1777 byla přítomnost kyseliny borité rozpoznána v horkém prameni poblíž Florencie.
Humphry Davy elektrolýzou roztoku boraxu pozoroval hromadění černé sraženiny na jedné z elektrod. Rovněž zahříval oxid boritý (BdvaNEBO3) s draslíkem za vzniku černohnědého prášku, který byl známou formou boru.
Gay-Lussac a Thénard redukovali kyselinu boritou při vysokých teplotách v přítomnosti železa za vzniku boru. Rovněž ukázali reverzní proces, tj. Kde kyselina boritá je produktem oxidace boru.
Jöns Jakob Berzelius (1827) dokázal identifikovat bór jako nový prvek. V roce 1892 se francouzskému chemikovi Henri Moissanovi podařilo vyrobit bór s 98% čistotou. I když je třeba zdůraznit, že bór v čisté formě vyrobil americký chemik Ezekiel Weintraub v roce 1909.
Krystalická pevná látka nebo amorfní černohnědý prášek.
10 821 g / mol.
2076 ° C.
3927 ° C.
-Kapalina: 2,08 g / cm3.
-Krystalický a amorfní při 20 ° C: 2,34 g / cm3.
50,2 kJ / mol.
508 kJ / mol.
11,087 J / (mol K)
-První úroveň: 800,6 kJ / mol.
-Druhá úroveň: 2 427 kJ / mol.
-Třetí úroveň: 3 659,7 kJ / mol.
2,04 na Paulingově stupnici.
90 hodin (empirická).
4,16 cm3/ mol.
27,4 W / m.K
~ 106 Ω.m (při 20 ° C).
Bór při vysokých teplotách je dobrý elektrický vodič, ale při pokojové teplotě se stává téměř izolátorem.
~ 9,5 na Mohsově stupnici.
Bór není ovlivněn kyselinou chlorovodíkovou při bodu varu. Konvertuje se však horkou kyselinou dusičnou na kyselinu boritou (H3BO3). Bor se chemicky chová jako nekov.
Reaguje se všemi halogeny za vzniku vysoce reaktivních trihalogenidů. Ty mají obecný vzorec BX3, kde X představuje halogen.
Spojuje se s různými prvky a vytváří boridy. Některé z nich patří mezi nejtvrdší látky; například nitrid boritý (BN). Bor se slučuje s kyslíkem za vzniku oxidu boritého.
Než se budeme zabývat strukturami boru (krystalického nebo amorfního), je nutné mít na paměti, jak mohou být jeho atomy spojeny. Vazba B-B je v podstatě kovalentní; Nejen to, ale protože atomy boru přirozeně představují elektronický nedostatek, pokusí se ho ve svých vazbách dodávat tak či onak..
U boru je pozorován speciální typ kovalentní vazby: ten se třemi centry a dvěma elektrony, 3c2e. Zde tři atomy boru sdílejí dva elektrony a definují trojúhelník, jednu z mnoha ploch nalezených v jejich strukturních mnohostěnech (horní obrázek).
Zleva doprava máme: osmistěn (a, B6), cuboctahedron (b, B12), a isocashedron (c, B12 taky). Všechny tyto jednotky sdílejí jednu charakteristiku: jsou elektronově chudé. Proto mají tendenci vzájemně se kovalentně spojovat; a výsledkem je párty úžasných odkazů.
V každém trojúhelníku těchto mnohostěnů je přítomna vazba 3c2e. Jinak by se nedalo vysvětlit, jak může bór, který je schopen vytvořit pouze tři kovalentní vazby podle teorie valencijských vazeb, v těchto polyedrických jednotkách až pět vazeb..
Borové struktury pak sestávají z uspořádání a opakování těchto jednotek, které nakonec definují krystal (nebo amorfní pevnou látku).
Mohou existovat další polyedrické borové jednotky, stejně jako jedna složená pouze ze dvou atomů, Bdva; borová „čára“, která musí být navázána na jiné atomy kvůli vysokému elektronickému deficitu.
Dvacetistěn je zdaleka preferovaná jednotka boru; ten, který vám nejlépe vyhovuje. Například na obrázku výše můžete vidět, jak tyto B jednotky12 proplétají se, aby definovaly kosočtverečný krystal boru-α.
Pokud byste chtěli izolovat jednu z těchto ikosahedrů, byl by to komplikovaný úkol, protože její elektronický nedostatek je nutí definovat krystal, kde každý přispívá elektrony, které potřebují ostatní sousedé..
Allotrope boron β-rhombohedral, jak již název napovídá, má rhombohedral krystaly jako bór-α; liší se však svými strukturálními jednotkami. Vypadá to jako mimozemská loď vyrobená z atomů boru.
Pokud se podíváte pozorně, dvacetistěnné jednotky lze vidět diskrétně a fúzovaným způsobem (uprostřed). K dispozici jsou také jednotky B.10 a osamělé atomy boru, které fungují jako můstek pro uvedené jednotky. Ze všeho jde o nejstabilnější alotrop bóru.
Na tomto bortovém alotropu jsou jednotky B koordinoványdva a B12. Bdva je tak elektronicky nedostatečný, že ve skutečnosti odstraňuje elektrony z B12 a proto je v této pevné látce iontový charakter. To znamená, že jsou nejen kovalentně vázány, ale existuje i elektrostatická přitažlivost typu [Bdva-] [B12+].
Bor-y krystalizuje do struktury kamenné soli, stejné jako u NaCl. Získává se vystavením jiných allotropů boru vysokému tlaku (20 GPa) a teplotám (1 800 ° C), aby později zůstaly stabilní za normálních podmínek. Jeho stabilita vlastně konkuruje stabilitě β-romboedrického boru.
Jiné allotropy boru se skládají z agregátů atomů B, jako by byly spojeny kovovou vazbou, nebo jako by šlo o iontové krystaly; to znamená, že jde o kubický bór.
A neméně důležitý je také amorfní bór, jehož uspořádání B jednotek12 je to náhodné a špinavé. Vypadá jako sklovitý pevný nebo jemný prášek matných hnědých a tmavých barev.
A konečně je tu nejnovější a nejbizarnější alotrop bóru: borofeny (horní obrázek). Skládá se z monovrstvy atomů boru; extrémně tenký a analogický s grafenem. Všimněte si, že zachovává slavné trojúhelníky, charakteristické pro elektronický nedostatek, kterému trpí jeho atomy.
Kromě borofenů, z nichž B36 je nejjednodušší a nejmenší, existují také klastry boru. Borosféra (obrázek níže) se skládá z kulovité sférické klece čtyřiceti atomů boru, B40; ale místo toho, aby měly hladké hrany, jsou ostré a zubaté:
Elektronová konfigurace boru je:
[He] 2 sdva 2 str1
Má tedy tři valenční elektrony. Dokončení jeho valenčního oktetu trvá dalších pět a stěží vytvoří tři kovalentní vazby; k dokončení oktetu by potřeboval čtvrtý dativní odkaz. Bór může ztratit své tři elektrony, aby získal oxidační stav +3.
Bor se izoluje redukcí kyseliny borité pomocí hořčíku nebo hliníku; metoda podobná té, kterou používají Gay-Lussac a Thénard. Je obtížné kontaminovat bor boridy těchto kovů.
Vzorek vysoké čistoty lze získat redukcí chloridu boritého nebo tribromidu v plynné fázi vodíkem na elektricky zahřívaných vláknech tantalu..
Vysoce čistý bór se připravuje vysokoteplotním rozkladem diboranu, po kterém následuje čištění zónovou fúzí nebo Czocharalského procesy..
Elementární bór se používá při kalení oceli. Ve slitině se železem obsahující 0,001 až 0,005% boru. Používá se také v neželezném průmyslu, obvykle jako deoxidátor.
Kromě toho se bór používá jako odplyňovač u vysoce vodivé mědi a slitin na bázi mědi. V polovodičovém průmyslu se opatrně přidává malé množství boru jako dopingového činidla pro křemík a germanium..
Oxid boritý (BdvaNEBO3) se smísí s oxidem křemičitým a vyrobí se tepelně odolné sklo (borosilikátové sklo), které se používá v kuchyňských potřebách a některých laboratorních zařízeních.
Karbid boru (B4C) je extrémně tvrdá látka, která se používá jako abrazivní a výztužné činidlo v kompozitních materiálech. Borid hlinitý (AlB12) se používá jako náhrada diamantového prachu při broušení a leštění.
Bór se používá ve slitinách, například v magnetech vzácných zemin, legováním železa a neodymu. Tvarované magnety se používají při výrobě mikrofonů, magnetických spínačů, sluchátek a urychlovačů částic.
Kapacita izotopu boru-10 (10B) k zachycení neutronů bylo emitováno záření typu alfa použito k léčbě mozkových nádorů technikou známou jako Boron Neutron Capture Therapy (BNCT).
The 10Sloučenina B se hromadí v rakovinovém nádoru. Následně je oblast nádoru ozářena neutrony. Ty interagují s 10B, což způsobuje emise částic α. Tyto částice mají vysoký relativní biologický účinek a vzhledem ke své velké velikosti mají malý rozsah..
Proto destruktivní působení částic alfa zůstává omezeno v nádorových buňkách a dochází k jejich destrukci. BNCT se také používá při léčbě rakovinových nádorů krku, jater, močového měchýře a prostaty..
Pro růst mnoha rostlin je nutné malé množství boru ve formě kyseliny borité nebo boritanu. Nedostatek boru se projevuje růstem deformovaných rostlin; „hnědé srdce“ zeleniny; a „suchá hniloba“ cukrové řepy.
Bór může být potřebný v malém množství pro udržení zdraví kostí. Existují studie, které naznačují, že nedostatek boru by se podílel na vzniku artritidy. Rovněž by zasahovalo do mozkových funkcí, jako je paměť a koordinace ruka-oko.
Někteří odborníci poukazují na to, že do denní stravy by mělo být zahrnuto 1,5 až 3 mg boru.
Bor, oxid boritý, kyselina boritá a boritany jsou považovány za netoxické. LD50 pro zvířata je 6 g boru / kg tělesné hmotnosti, zatímco látky s LD50 vyšším než 2 g / kg tělesné hmotnosti jsou považovány za netoxické..
Na druhou stranu konzumace bóru více než 0,5 mg / den po dobu 50 dnů způsobuje menší zažívací potíže, což naznačuje toxicitu. Některé zprávy naznačují, že nadměrný příjem boru může ovlivnit fungování žaludku, jater, ledvin a mozku.
Rovněž byly hlášeny krátkodobé dráždivé účinky na nosohltan, horní dýchací cesty a oči z expozice boru..
Zprávy o toxicitě boru jsou vzácné a v mnoha případech se toxicita vyskytuje při velmi vysokých dávkách, vyšších než jsou ty, kterým je vystavena běžná populace..
Doporučuje se sledovat obsah boru v potravinách, zejména v zelenině a ovoci. Vládní zdravotnické agentury musí zajistit, aby koncentrace boru ve vodě nepřekračovala povolené limity..
Pracovníci vystavení prachu obsahujícímu bór by měli nosit ochranné dýchací masky, rukavice a speciální obuv..
Zatím žádné komentáře