Надо Знать

добавить знаний



Бор



План:


Введение

Бор ( рус. бор, англ. boron, нем. Вог n) - химический элемент. Символ В, ат. н. 5, ат.м. 10, 811. Неметалл. Темно-серые кристаллы. В природе существует в виде боратов. Имеет более 10 аллотропных модификаций. Кларк 5.10 -3% по массе. Аморфный бор существует в виде коричневого порошка. Важнейшие минералы - буря и кернит. Мировые запасы ок. 100 млн.т.


1. История и происхождение названия

С древности в ювелирном деле применялось соединение буря, которая содержала бор, известная средневековым алхимикам под арабским названием burag и латинским, - Borax. Буру использовали как плавней - для пайки золота и серебра, для придания легкоплавкости глазури и стеклу. В начале XVII века из буры было получено вещество, которое позже стали называть борной кислотой. В 1808 году французские химики Л. Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар и английский химик Г. Дэви, что опоздал на 9 дней, сообщили об открытии элемента. Они получили его прокаливанием борной кислоты с металлическим калием, который незадолго перед этим был открыт Дэви. После получения вещества французские химики дали название элементу бор, а Дэви - борон (лат. Boron), последнее сохранилось в английском языке.


2. Получение

Кристаллический бор

В промышленности из природных боратов сплавом с содой получают буру. При обработке природных минералов бора серной кислотой образуется борная кислота. С борной кислоты H 3 BO 3 прокаливанием получают оксид B 2 O 3, а затем его или буру восстанавливают активными металлами ( магнием или натрием) до свободного бора.

\ Mathrm {B_2O_3 + 3 \ Mg \ longrightarrow 3 \ MgO + 2 \ B}

\ Mathrm {KBF_4 + 3 \ Na \ longrightarrow 3 \ NaF + \ KF + \ B}

При этом в виде серого порошка образуется аморфный бор. Кристаллический бор высокой чистоты можно получить перекристаллизацией, но в промышленности его получают электролизом расплавленных флуороборатив или термическим разложением паров бромида бора BBr 3 на раскаленной до 1000-1500 C танталовой проволоке в присутствии водорода.

\ Mathrm {2BBr_3 + 3 \ H_2 \ longrightarrow 2 \ B + 6 \ HBr}

Возможно также использование крекинга Бороводороды.


3. Физические свойства

Чрезвычайно твердое вещество (уступает только алмазу, нитрида углерода, нитрида бора (боразон), карбида бора, бор-углерод-кремния, карбида скандия-титана). Хрупкий, обладает полупроводниковыми свойствами (широкозонной полупроводник).

4. Химические свойства

Бор весьма инертное вещество, нерастворимое в воде и кислотах. Горит в фтора.

5. Применение

Применяют соединения бора в металлургии, медицине, ядерной физике, электронике и др.. Бор находит применение в виде добавки при получении коррозионно устойчивых и жаропрочных сплавов. Поверхностное насыщение стальных деталей бором повышает их механические и антикоррозионные свойства. Карбиды бора (В 4 С и 13 С 2) обладают высокой твердостью, это - хорошие абразивные материалы. Ранее они широко использовались для изготовления сверл, применяемых зубными врачами (отсюда название бормашина). Карбид бора применяется в компактном виде для изготовления газодинамических подшипников.

Бор (в виде волокон) служит укрепляющим веществом многих композиционных материалов. Сам бор и его соединения - нитрид BN и другие - используются как полупроводниковые материалы и диэлектрики, алмазоподобные модификация нитрида бора (боразон) по твердости почти не уступает алмазу и применяется как важный абразивный и резцовый материал. Газообразные BF используют в счетчиках тепловых нейтронов.

Бор (его нуклид 10 В) характеризуется высоким эффективным сечением захвата тепловых нейтронов (3.10 -25 м 2). Важно, что при этой ядерной реакции возникают только стабильные ядра. Поэтому чистый бор и, особенно, его сплавы применяют в виде материалов, поглощающих нейтроны, при изготовлении для ядерных реакторов регулирующих стержней, замедляющих или прекращают раекции деления.

Около 50% природных и искусственных соединений бора используют при производстве стекла (так называемые боросиликатное типа стекла), 30% - при производстве моющих средств. Наконец, примерно 4-5% соединений бора расходуется при производстве эмалей, глазурей, металлургических флюсов.

В медицине как антисептическое средство находят применение бура и борная кислота (в виде водно-спиртовых растворов). В быту буру или борную кислоту используют для уничтожения бытовых насекомых, в частности, тараканов (бура, попадая в органы пищеварения таракана, кристаллизуется, и острые игольчатые кристаллы, образовавшиеся разрушают ткани этих органов).

Отдельно также стоит указать на то, что сплавы бор-углерод-кремний обладают сверхвысокой твердостью и способны заменить любой шлифовальный материал (кроме нитрида углерода, алмаза, нитрида бора по микротвердости) а по стоимости и эффективности шлифования (экономической) превосходят все известные человечеству абразивные материалы. Ряд органических производных бора являются чрезвычайно эффективными ракетными топливами ( диборан, тетраборан, пентаборан и др.)., а некоторые полимерные соединения с водородом и углеродом являются чрезвычайно стойкими к химическим воздействиям и высоким температурам, например широко известный пластик карборан-22.


Литература



Реторта Это незавершенная статья химии.
Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив ее.


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам