Det bor Det er et ikke-metallisk element, der leder gruppe 13 i det periodiske system og er repræsenteret af det kemiske symbol B. Dets atomnummer er 5, og det er det eneste ikke-metalliske element i sin gruppe; selvom nogle kemikere betragter det som en metalloid.
Det fremstår som et sortbrunt pulver og findes i en andel på 10 ppm i forhold til jordskorpen. Derfor er det ikke et af de mest rigelige elementer.
Det findes som en del af flere mineraler såsom borax eller natriumborat, dette er det mest almindelige bormineral. Der er også kurnit, en anden form for natriumborat; colemanit eller calciumborat; og ulexit, natrium og calciumborat.
Borater udvindes i USA, Tibet, Kina og Chile med en verdensproduktion på ca. to millioner ton om året.
Dette element har tretten isotoper, den mest rigelige væsen elleveB, som udgør 80,1% af bor efter vægt, og 10B, som udgør de resterende 19,9%.
Bor er et vigtigt sporstof for planter, der griber ind i syntesen af nogle vitale planteproteiner og bidrager til optagelsen af vand. Hos pattedyr ser det ud til at være nødvendigt for knoglesundheden.
Selvom bor blev opdaget i 1808 af den engelske kemiker Sir Humphry Davy, og de franske kemikere Jacques Thérnard og Joseph Gay-Lussac, blev borax siden begyndelsen af vores æra i Kina brugt til fremstilling af emaljer keramik..
Bor og dets forbindelser har mange anvendelser og anvendelser, lige fra dets anvendelse til konservering af mad, især margarine og fisk, til dets anvendelse til behandling af kræftcancer i hjernen, blæren, prostata og andre organer.
Bor er dårligt opløseligt i vand, men dets forbindelser er. Dette kunne være en mekanisme for koncentration af bor såvel som en kilde til forgiftning med elementet..
Artikelindeks
Siden oldtiden har mennesket brugt borforbindelser i forskellige aktiviteter. Borax, et mineral kendt som tincal, blev brugt i Kina i 300 e.Kr. i produktionen af emaliekeramik.
Den persiske alkymist Rhazes (865-925) nævnte først borforbindelser. Rhazes klassificerede mineraler i seks klasser, hvoraf den ene var boracios, der omfattede bor.
Agricola, omkring 1600, rapporterede brugen af borax som en strøm af metallurgi. I 1777 blev tilstedeværelsen af borsyre anerkendt i en varm kildestrøm nær Firenze.
Humphry Davy observerede ved elektrolyse af en boraxopløsning akkumuleringen af et sort bundfald på en af elektroderne. Han opvarmede også boroxid (BtoELLER3) med kalium, der producerer et sortbrunt pulver, der var den kendte form for bor.
Gay-Lussac og Thénard reducerede borsyre ved høje temperaturer i nærværelse af jern for at producere bor. De viste også den omvendte proces, det vil sige hvor borsyre er et produkt af oxidation af bor.
Jöns Jakob Berzelius (1827) lykkedes at identificere bor som et nyt element. I 1892 formåede den franske kemiker Henri Moissan at producere bor med 98% renhed. Selvom det påpeges, at bor blev produceret i ren form af den amerikanske kemiker Ezekiel Weintraub i år 1909.
Krystallinsk fast eller amorft sortbrunt pulver.
10,821 g / mol.
2076 ºC.
3927 ºC.
-Væske: 2,08 g / cm3.
-Krystallinsk og amorf ved 20 ºC: 2,34 g / cm3.
50,2 kJ / mol.
508 kJ / mol.
11,087 J / (mol K)
-Første niveau: 800,6 kJ / mol.
-Andet niveau: 2.427 kJ / mol.
-Tredje niveau: 3.659,7 kJ / mol.
2.04 på Pauling-skalaen.
90 pm (empirisk).
4,16 cm3/ mol.
27,4 W / m.K
~ 106 Ω.m (ved 20 ° C).
Bor ved høje temperaturer er en god elektrisk leder, men ved stuetemperatur bliver det næsten en isolator.
~ 9,5 på Mohs-skalaen.
Bor påvirkes ikke af saltsyre ved kogepunktet. Imidlertid omdannes den af varm salpetersyre til borsyre (H.3BO3). Bor opfører sig kemisk som et ikke-metal.
Reagerer med alle halogener for at give stærkt reaktive trihalogenider. Disse har den generelle formel BX3, hvor X betegner halogen.
Det kombineres med forskellige elementer for at stamme borider. Nogle af dem er blandt de hårdeste stoffer; for eksempel bornitrid (BN). Bor kombineres med ilt for at danne bortrioxid.
Før man tager fat på borstrukturerne (krystallinsk eller amorf), er det vigtigt at huske, hvordan dets atomer kan forbindes. B-B-bindingen er i det væsentlige kovalent; Ikke kun det, men fordi boratomer naturligt udviser elektronisk mangel, vil de forsøge at levere det i deres obligationer på en eller anden måde..
I bor observeres en særlig type kovalent binding: den med tre centre og to elektroner, 3c2e. Her deler tre boratomer to elektroner og definerer en trekant, en af de mange ansigter, der findes i deres strukturelle polyhedre (øverste billede).
Fra venstre mod højre har vi: oktaeder (a, B.6), cuboctahedron (b, B12), og isocashedronen (c, B12 også). Alle disse enheder har en egenskab: de er elektronfattige. Derfor har de en tendens til at forbinde kovalent med hinanden; og resultatet er en fest med fantastiske links.
I hver trekant af disse polyedre er 3c2e-bindingen til stede. Ellers kunne det ikke forklares, hvordan bor, der er i stand til kun at danne tre kovalente bindinger i henhold til Valencia Bond Theory, kan have op til fem bindinger i disse polyhedrale enheder..
Borstrukturer består derefter af et arrangement og gentagelse af disse enheder, der ender med at definere en krystal (eller et amorft fast stof).
Der kan være andre polyhedrale borenheder, såvel som en sammensat af kun to atomer, Bto; en bor "linje", der skal være bundet til andre atomer på grund af dens høje elektroniske mangel.
Icosaeder er langt den foretrukne enhed af bor; den der passer dig bedst. På billedet ovenfor kan du for eksempel se, hvordan disse B-enheder12 sammenflettet for at definere den rombohedriske krystal af Bor-α.
Hvis du ville isolere en af disse icosahedra, ville det være en kompliceret opgave, da dens elektroniske mangel tvinger dem til at definere en krystal, hvor hver bidrager med de elektroner, som de andre naboer har brug for..
Den allotrope bor β-rhombohedral har, som navnet allerede indikerer, rhombohedralkrystaller som bor-α; dog adskiller det sig i dets strukturelle enheder. Det ligner et fremmed skib lavet af boratomer.
Hvis du kigger nøje, kan de ikosahedriske enheder ses på en diskret og smeltet måde (i midten). Der er også B-enheder10 og ensomme boratomer, der fungerer som en bro for de nævnte enheder. Af alle er dette den mest stabile borallotrop.
I denne borallotrop koordineres B-enhederneto og B12. Bto er så elektronisk mangelfuld, at den faktisk fjerner elektroner fra B12 og der er derfor en ionisk karakter inden for dette faste stof. Det vil sige, de er ikke kun bundet kovalent, men der er elektrostatisk tiltrækning af typen [Bto-] [B12+].
Bor-y krystalliserer til en sten-salt-struktur, den samme som for NaCl. Det opnås ved at udsætte andre borallotroper for høje tryk (20 GPa) og temperaturer (1800 ° C) for senere at forblive stabile under normale forhold. Dens stabilitet konkurrerer faktisk med β-rhombohedral bor.
Andre borallotroper består af aggregater af B-atomer, som om de var forbundet med en metallisk binding, eller som om de var ioniske krystaller; det vil sige, det er en kubisk bor.
Også og ikke mindre vigtigt er amorf bor, hvis arrangement af B-enheder12 det er tilfældigt og rodet. Vises som et glasagtigt fast eller fint pulver i kedelige brune og mørke farver.
Og endelig er der den nyeste og mest bizarre allotrop af bor: borophenes (øverste billede). Den består af et monolag af boratomer; ekstremt tynd og analog med grafen. Bemærk, at det bevarer de berømte trekanter, der er karakteristiske for den elektroniske mangel, som dets atomer lider af.
Ud over borophenerne, hvoraf B36 er den enkleste og mindste, er der også borklynger. Borosfæren (billedet nedenfor) består af et kuglelignende sfærisk bur med fyrre boratomer, B40; men i stedet for at have glatte kanter, er de bratte og takkede:
Borens elektronkonfiguration er:
[Han] 2sto 2 s1
Den har derfor tre valenselektroner. Det tager fem mere at fuldføre sin valensoktet, og det kan næppe danne tre kovalente bindinger; det ville have brug for et fjerde dativlink for at fuldføre sin oktet. Bor kan miste sine tre elektroner for at opnå en oxidationstilstand på +3.
Bor isoleres ved at reducere borsyre med magnesium eller aluminium; metode svarende til den, der anvendes af Gay-Lussac og Thénard. Det har svært ved at forurene bor med boriderne i disse metaller.
En prøve med høj renhed kan opnås ved reduktion af gasfase af bortrichlorid eller tribromid med hydrogen på elektrisk opvarmede tantalfilamenter..
En bor med høj renhed fremstilles ved nedbrydning ved høj temperatur af diboran efterfulgt af oprensning ved zonefusion eller Czocharalski-processer..
Elementarbor er blevet brugt til hærdning af stål. I en legering med jern indeholdende 0,001 til 0,005% bor. Det bruges også i den ikke-jernholdige industri, normalt som en deoxidizer.
Derudover anvendes bor som afgasser i kobber- og kobberbaserede legeringer med høj ledningsevne. I halvlederindustrien tilsættes små mængder bor omhyggeligt som et dopingmiddel for silicium og germanium..
Boroxid (BtoELLER3) blandes med silica for at fremstille et varmebestandigt glas (borosilikatglas), der bruges i køkkenredskaber og visse laboratorieudstyr.
Borcarbid (B4C) er et ekstremt hårdt stof, der bruges som slibende og forstærkende middel i kompositmaterialer. Aluminiumborid (AlB12) bruges som erstatning for diamantstøv til slibning og polering.
Bor bruges i legeringer, for eksempel magneter af sjældne jordarter, ved legering af jern og neodym. De dannede magneter bruges til fremstilling af mikrofoner, magnetiske afbrydere, hovedtelefoner og partikelacceleratorer.
Boron-10-isotopens kapacitet (10B) til at fange neutroner, der udsender stråling af α-typen, er blevet brugt til behandling af hjernetumorer i en teknik kendt som Borneutron Capture Therapy (BNCT).
Det 10Forbindelse B akkumuleres i kræfttumoren. Derefter bestråles tumorområdet med neutroner. Disse interagerer med 10B, som forårsager emission af α-partikler. Disse partikler har en høj relativ biologisk effekt, og på grund af deres store størrelse har de lille rækkevidde..
Derfor forbliver den destruktive virkning af α-partiklerne begrænset i tumorcellerne og udfører deres ødelæggelse. BNCT anvendes også til behandling af kræft tumorer i nakke, lever, blære og prostata..
En lille mængde bor i form af borsyre eller borat er nødvendig til vækst af mange planter. En bormangel manifesterer sig i misdannet plantevækst; det "brune hjerte" af grøntsager; og "tør rådne" af sukkerroer.
Bor kan være nødvendigt i små mængder for at opretholde knoglesundheden. Der er undersøgelser, der indikerer, at manglen på bor ville være involveret i genereringen af gigt. Det ville også gribe ind i hjernefunktioner som hukommelse og hånd-øje-koordination.
Nogle eksperter påpeger, at 1,5 til 3 mg bor skal medtages i den daglige diæt.
Bor, boroxid, borsyre og borater betragtes som ikke-toksiske. LD50 for dyr er 6 g bor / kg legemsvægt, mens stoffer med en LD50 større end 2 g / kg legemsvægt betragtes som ikke-toksiske..
På den anden side forårsager forbruget af mere end 0,5 mg / dag bor i 50 dage mindre fordøjelsesproblemer, hvilket tyder på toksicitet. Nogle rapporter tyder på, at et overskud i indtagelsen af bor kan påvirke funktionen af mave, lever, nyrer og hjerne.
Der er også rapporteret kortsigtede irriterende virkninger på nasopharynx, øvre luftveje og øjne fra boreksponering..
Rapporter om bortoksicitet er knappe, og i mange tilfælde forekommer toksicitet ved meget høje doser, højere end dem, som den generelle befolkning er udsat for..
Anbefalingen er at overvåge borindholdet i fødevarer, især grøntsager og frugter. Offentlige sundhedsagenturer skal sikre, at borkoncentrationen af vandet ikke overstiger de tilladte grænser..
Arbejdere, der udsættes for borholdigt støv, skal bære åndedrætsværn, handsker og specielle støvler..
Endnu ingen kommentarer