Langbahn Team – Weltmeisterschaft

Bor

Ten artykuł dotyczy pierwiastka chemicznego. Zobacz też: inne znaczenia słowa „bor”. Pierwiastka bor (l.a. 5) nie należy mylić z pierwiastkiem bohr (l.a. 107).
Bor
beryl ← bor → węgiel
Wygląd
czarny błyszczący (krystaliczny)
brązowy (amorficzny)
Bor
Widmo emisyjne boru
Widmo emisyjne boru
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a.

bor, B, 5
(łac. borium)

Grupa, okres, blok

13 (IIIA), 2, p

Stopień utlenienia

III

Właściwości metaliczne

półmetal

Właściwości tlenków

lekko kwaśne

Masa atomowa

10,81 ± 0,02[3][a]

Stan skupienia

stały

Gęstość

2340 kg/m³[1]

Temperatura topnienia

2075 °C[1]

Temperatura wrzenia

4000 °C[1]

Numer CAS

7440-42-8

PubChem

5462311

Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)
Multimedia w Wikimedia Commons
Hasło w Wikisłowniku

Bor (B, łac. borium) – pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 5, półmetal z bloku p układu okresowego.

Charakterystyka

Bor pod względem chemicznym przypomina krzem i węgiel, gdyż tworzy borowodory – analogi węglowodorów i krzemowodorów. Reakcja boru z gorącym, stężonym kwasem azotowym prowadzi do utworzenia kwasu borowego H
3BO
3. Bor tworzy kompleksy z alkoholami polihydroksylowymi, reakcja kwasu borowego z mannitolem jest jednym ze sposobów oznaczania zawartości boru w próbce.

Odmiany alotropowe

Bor ma liczne odmiany alotropowe:

  • amorficzne – brązowy proszek lub czarne szkliwo,
  • krystaliczne – czarne, bardzo twarde (ponad 9 w skali Mohsa) i odporne chemicznie kryształy. Zawierają one w swej strukturze dwudziestościenne grupy atomów boru, tzn. B12[4].

Poza tym otrzymano, lub analizowano teoretycznie, liczne borowe nanostruktury, z których niektóre mogą stanowić kolejne odmiany alotropowe. Wśród nich są struktury płaskie („dwuwymiarowe” borofeny)[5][6][7][8], liniowe („jednowymiarowe”)[9] oraz niewielkie cząsteczki („zerowymiarowe” borosfereny)[10].

Zastosowanie

Kryształ boraksu (boranu sodu) - popularnego środka czyszczącego i owadobójczego (jest trujący dla mrówek)

Bor w postaci wolnego pierwiastka stosuje się jako domieszkę do półprzewodników, natomiast związki boru znajdują zastosowanie w postaci lekkich materiałów, nietoksycznych środków owadobójczych i konserwantów oraz odczynników dla syntezy chemicznej.

W technice jądrowej stosowany w produkcji szkła ochronnego, liczników borowych i prętów regulacyjnych reaktorów jądrowych (z uwagi na duży przekrój czynny na neutrony, ok. 75 000 fm²).

Odkrycie

Czysty bor wyizolowało w 1808 jednocześnie trzech chemików:

Występowanie

Zawartość w górnych warstwach Ziemi wynosi 0,0009%. Ważniejsze minerały boru to: boraks, kernit, kolemanit i aszaryt.

Stabilne izotopy to 10B (19%) oraz 11B (81%). W naturze nigdy nie występuje jako wolny pierwiastek, jego głównym źródłem jest boraks.

Źródłem boru we Wszechświecie jest głównie proces spalacji[12], w którym jądra innych pierwiastków ulegają reakcjom jądrowym w wyniku zderzeń z promieniowaniem kosmicznym.

Związki boru wykryto na Marsie, w kraterze Gale’a. Osadziły się one tam prawdopodobnie w obecności wody[13].

Z punktu widzenia odżywiania, bogatym źródłem boru są świeże warzywa i owoce, a wśród tych ostatnich przede wszystkim orzechy.

Otrzymywanie

Bor dla potrzeb przemysłu półprzewodnikowego jest otrzymywany przez rozkład diboranu w wysokiej temperaturze, a następnie oczyszczany metodą Czochralskiego lub topienia strefowego[14].

Związki

 Z tym tematem związana jest kategoria: związki boru.

Chemia nieorganiczna boru bywa określana jako najbardziej złożona spośród wszystkich pierwiastków[15]. Najczęściej przyjmuje on stopień utlenienia III[16]. W zdecydowanej większości związków jest on trójwiązalny, ma przy tym zdolność do tworzenia związków z wiązaniami wielocentrowymi[15] (jednym z przykładów jest diboran, B
2H
6, zawierający trójcentrowe-dwuelektronowe wiązania B−H−B). Znana jest bardzo duża liczba jego związków, zwłaszcza borków metali, o bardzo zróżnicowanej stechiometrii, od M
5B do MB
66 (a nawet >100)[15], które nie są zgodne ze standardowymi koncepcjami wiązania chemicznego[17]. Przykłady tego typu związków to B
4C, FeB, Mn
4B, Pd
5B
2 i wiele innych[15][17]. Atomy boru w takich związkach mogą być izolowane lub tworzyć rozmaite układy zawierające wiązania B−B: pary, łańcuchy proste, rozgałęzione i podwójne, warstwy i sieci trójwymiarowe[18]. Znanych jest też wiele układów niestechiometrycznych o zmiennym składzie[15].

Związki boru wykazują zróżnicowaną rozpuszczalność w wodzie[19]. Oksoborany są w większości słabo rozpuszczalne (poza solami potasowców)[20], jednak żaden ze związków boru nie strąca się w sposób ilościowy, co stanowi problem w oczyszczaniu ścieków[19].

Przykładowe związki boru:

Lotne związki boru barwią płomień na kolor zielony[20][21].

Znaczenie biologiczne

Bor, będąc pierwiastkiem śladowym, jest niezbędny dla roślin i zwierząt[22]. U roślin odpowiada za transport związków organicznych w łyku (głównie cukrów), wpływa na prawidłowy wzrost łagiewki pyłkowej (jego brak powoduje zahamowanie jej wzrostu), wpływa na wytworzenie elementów płciowych u roślin. Jest pierwiastkiem, który bardzo trudno przemieszcza się w roślinie. Jego niedobór może powodować zgorzel liści sercowych i suchą zgniliznę korzeni buraka.

Bor ma również wpływ na organizm człowieka, przede wszystkim na jego kościec. Przypuszcza się, iż jest niezbędny do prawidłowej gospodarki wapniowej organizmu. Razem z wapniem, magnezem i witaminą D reguluje metabolizm, wzrost, rozwój tkanki kostnej.

Jego niedobór powoduje utratę wapnia i demineralizację kości.

W większych ilościach związki boru, szczególnie lotne, są trujące.

Uwagi

  1. ↑ Podana wartość stanowi przybliżoną standardową względną masę atomową (ang. abridged standard atomic weight) publikowaną wraz ze standardową względną masą atomową, która wynosi [10,806; 10,821]. Z uwagi na zmienność abundancji izotopów pierwiastka w naturze, wartości w nawiasach klamrowych stanowią zakres wartości względnej masy atomowej dla naturalnych źródeł tego pierwiastka. W dostępnych komercyjnie produktach mogą występować znaczne odchylenia masy atomowej od podanej, z uwagi na zmianę składu izotopowego w rezultacie nieznanego bądź niezamierzonego frakcjonowania izotopowego. Zob. Prohaska i in. 2021 ↓, s. 584.

Przypisy

  1. ↑ a b c David R. Lide (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4-52, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).
  2. ↑ Boron (nr 266620) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2011-10-02]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
  3. ↑ Thomas Prohaska i inni, Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report), „Pure and Applied Chemistry”, 94 (5), 2021, s. 573–600, DOI: 10.1515/pac-2019-0603 (ang.).
  4. ↑ Artem R. Oganov i inni, Ionic high-pressure form of elemental boron, „Nature”, 457, 2009, s. 863–867, DOI: 10.1038/nature07736 (ang.).
  5. ↑ Ihsan Boustani, New quasi-planar surfaces of bare boron, „Surface Science”, 370 (2-3), 1997, s. 355–363, DOI: 10.1016/S0039-6028(96)00969-7 [dostęp 2024-06-03] (ang.).
  6. ↑ Guoan Tai i inni, Synthesis of Atomically Thin Boron Films on Copper Foils, „Angewandte Chemie International Edition”, 54 (51), 2015, s. 15473-15477, DOI: 10.1002/anie.201509285 (ang.).
  7. ↑ Andrew J. Mannix i inni, Synthesis of borophenes: Anisotropic, two-dimensional boron polymorphs, „Science”, 350 (6267), 2015, s. 1513–1516, DOI: 10.1126/science.aad1080 [dostęp 2024-06-03] (ang.).
  8. ↑ Baojie Feng i inni, Experimental realization of two-dimensional boron sheets, „Nature Chemistry”, 8 (6), 2016, s. 563–568, DOI: 10.1038/nchem.2491, arXiv:1512.05029 [dostęp 2024-06-03] (ang.).
  9. ↑ Carolyn Jones Otten i inni, Crystalline Boron Nanowires, „Journal of the American Chemical Society”, 124 (17), 2002, s. 4564–4565, DOI: 10.1021/ja017817s [dostęp 2024-06-03] (ang.).
  10. ↑ Hua-Jin Zhai i inni, Observation of an all-boron fullerene, „Nature Chemistry”, 6 (8), 2014, s. 727–731, DOI: 10.1038/nchem.1999 [dostęp 2024-06-03] (ang.).
  11. ↑ Ignacy Eichstaedt: Księga pierwiastków. Warszawa: Wiedza Powszechna, 1973, s. 96. OCLC 839118859.
  12. ↑ Brian D. Fields i inni, Testing Spallation Processes with Beryllium and Boron, „The Astrophysical Journal”, 540 (2), 2000, s. 930-945, DOI: 10.1086/309356 (ang.).
  13. ↑ Patrick J. Gasda i inni, In situ detection of boron by ChemCam on Mars, „Geophysical Research Letters”, 44, 2017, s. 8739–8748, DOI: 10.1002/2017GL074480 (ang.).
  14. ↑ Growth of Boron Crystals by the Czochralski and Floating-Zone Methods. W: R. J. Starks, W. E. Medcalf: Boron Synthesis, Structure, and Properties. J. A. Kohn, W. F. Nye, G. K. Gaulé (eds). Springer, Boston, MA, USA, 1960, s. 59. DOI: 10.1007/978-1-4899-6572-1_8. (ang.).
  15. ↑ a b c d e N.N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemistry of the elements. Oxford; New York: Pergamon Press, 1984, s. 144–151. ISBN 0-08-022057-6.
  16. ↑ Pradyot Patnaik, Handbook of Inorganic Chemicals, London: McGraw-Hill, 2003, s. 122–124, ISBN 0-07-049439-8 (ang.).
  17. ↑ a b P. Enghag: Encyclopedia of the Elements. Technical Data - History - Processing - Applications. Wiley, 2004, s. 806. ISBN 978-3-527-30666-4.
  18. ↑ Adam Bielański: Podstawy chemii nieorganicznej. Wyd. 5. Warszawa: PWN, 2002, s. 782–784. ISBN 83-01-13654-5.
  19. ↑ a b Patricia Remy i inni, Removal of boron from wastewater by precipitation of a sparingly soluble salt, „Environmental Progress”, 24 (1), 2005, s. 105–110, DOI: 10.1002/ep.10058 [dostęp 2024-06-03] (ang.).
  20. ↑ a b J. Minczewski, Z. Marczenko: Chemia analityczna. T. 1: Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa. Warszawa: PWN, 2001, s. 356–357. ISBN 83-01-13499-2.
  21. ↑ C. Chambers, A.K. Holliday: Modern Inorganic Chemistry. Butterworths, 1975, s. 158.
  22. ↑ bor, [w:] Eugeniusz Pijanowski (red.), Encyklopedia Techniki, Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1978, s. 78.

Bibliografia

  • Jerzy Zdzisław Minczewski, Zygmunt Marczenko: Chemia analityczna. 1, Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2001. ISBN 83-01-13499-2 (t. 1).
  • Witold Mizerski, Piotr Bernatowicz: Tablice chemiczne. Warszawa: Adamantan, 2004. ISBN 83-7350-040-5 (opr. miękka).
  • Ryszard Szepke: 1000 słów o atomie i technice jądrowej. Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, 1982. ISBN 83-11-06723-6. (pol.).
Układ okresowy pierwiastków
1 2   3[i] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
1 H   He
2 Li Be   B C N O F Ne
3 Na Mg   Al Si P S Cl Ar
4 K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr   Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba   La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
8 Uue Ubn ✱  
  ✱ Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs ...[ii]  
Metale alkaliczne Metale ziem
alkalicznych 		Lantanowce Aktynowce Metale przejściowe Metale Półmetale Niemetale Halogeny Gazy szlachetne Właściwości
nieznane
  1. ↑ Alternatywnie do skandowców zalicza się często nie lutet i lorens, lecz lantan, aktyn oraz hipotetyczny unbiun.
  2. ↑ Budowa 8. okresu jest przedmiotem badań teoretycznych i dokładne umiejscowienie pierwiastków tego okresu w ramach układu okresowego jest niepewne.
Quelle: https://pl.wikipedia.org/wiki/Bor