bor Este un element nemetalic care conduce grupul 13 al tabelului periodic și este reprezentat de simbolul chimic B. Numărul său atomic este 5 și este singurul element nemetalic din grupul său; deși unii chimiști îl consideră un metaloid.
Apare ca o pulbere maro negricioasă și se găsește într-o proporție de 10 ppm în raport cu scoarța terestră. Prin urmare, nu este unul dintre cele mai abundente elemente.
Se găsește ca parte a mai multor minerale, cum ar fi borax sau borat de sodiu, acesta fiind cel mai comun mineral de bor. Există, de asemenea, kurnita, o altă formă de borat de sodiu; colemanit sau borat de calciu; și ulexit, borat de sodiu și calciu.
Boratele sunt extrase în Statele Unite, Tibet, China și Chile, cu o producție mondială de aproximativ două milioane de tone pe an.
Acest element are treisprezece izotopi, cel mai abundent fiind unsprezeceB, care constituie 80,1% din greutate bor și 10B, care formează restul de 19,9%.
Borul este un oligoelement esențial pentru plante, intervenind în sinteza unor proteine vegetale vitale și contribuie la absorbția apei. La mamifere pare a fi necesar pentru sănătatea oaselor.
Deși borul a fost descoperit în 1808 de chimistul englez Sir Humphry Davy și de chimiștii francezi Jacques Thérnard și Joseph Gay-Lussac, încă de la începutul erei noastre în China, boraxul a fost utilizat la fabricarea olăritului de smalț.
Borul și compușii săi au multe utilizări și aplicații, variind de la utilizarea sa în conservarea alimentelor, în special margarină și pește, până la utilizarea sa în tratamentul tumorilor canceroase ale creierului, vezicii urinare, prostatei și ale altor organe.
Borul este slab solubil în apă, dar compușii săi sunt. Acesta ar putea fi un mecanism de concentrare a borului, precum și o sursă de otrăvire cu elementul..
Indice articol
Din cele mai vechi timpuri, omul a folosit compuși de bor în diverse activități. Boraxul, un mineral cunoscut sub numele de tincal, a fost folosit în China în anul 300 d.Hr. în producția de ceramică emailată.
Alchimistul persan Rhazes (865-925) a făcut prima mențiune a compușilor cu bor. Rhazes a clasificat mineralele în șase clase, dintre care una a fost boraciosul care a inclus borul.
Agricola, în jurul anului 1600, a raportat utilizarea boraxului ca flux în metalurgie. În 1777, prezența acidului boric a fost recunoscută într-un curs de izvor fierbinte lângă Florența.
Humphry Davy, prin electroliza unei soluții de borax, a observat acumularea unui precipitat negru pe unul dintre electrozi. De asemenea, a încălzit oxidul de bor (BDouăSAU3) cu potasiu, producând o pulbere maro negricioasă care era forma cunoscută de bor.
Gay-Lussac și Thénard au redus acidul boric la temperaturi ridicate în prezența fierului pentru a produce bor. Au arătat, de asemenea, procesul invers, adică acidul boric este un produs al oxidării borului.
Jöns Jakob Berzelius (1827) a reușit să identifice borul ca un element nou. În 1892, chimistul francez Henri Moissan a reușit să producă bor cu o puritate de 98%. Deși, se subliniază că borul a fost produs în formă pură de chimistul american Ezekiel Weintraub, în anul 1909.
Pulbere cristalină solidă sau amorfă maro-negru.
10,821 g / mol.
2076 ºC.
3927 ºC.
-Lichid: 2,08 g / cm3.
-Cristalin și amorf la 20 ° C: 2,34 g / cm3.
50,2 kJ / mol.
508 kJ / mol.
11,087 J / (mol K)
-Primul nivel: 800,6 kJ / mol.
-Al doilea nivel: 2.427 kJ / mol.
-Al treilea nivel: 3.659,7 kJ / mol.
2.04 pe scara Pauling.
90 pm (empiric).
4,16 cm3/ mol.
27,4 W / m.K
~ 106 Ω.m (la 20 ° C).
Borul la temperaturi ridicate este un bun conductor electric, dar la temperatura camerei devine aproape un izolator.
~ 9,5 pe scara Mohs.
Borul nu este afectat de acidul clorhidric la punctul de fierbere. Cu toate acestea, este transformat de acid azotic fierbinte în acid boric (H3BO3). Borul se comportă chimic ca un nemetal.
Reacționează cu toți halogenii pentru a da trihaluri foarte reactive. Acestea au formula generală BX3, unde X reprezintă halogen.
Se combină cu diverse elemente pentru a provoca boruri. Unele dintre ele sunt printre cele mai dure substanțe; de exemplu, nitrura de bor (BN). Borul se combină cu oxigenul pentru a forma trioxid de bor.
Înainte de a aborda structurile borului (cristalin sau amorf) este esențial să rețineți cum pot fi legați atomii săi. Legătura B-B este în esență covalentă; Nu numai asta, ci pentru că atomii de bor prezintă în mod natural deficiențe electronice, vor încerca să-l furnizeze în legăturile lor într-un fel sau altul..
În bor se observă un tip special de legătură covalentă: cea cu trei centri și doi electroni, 3c2e. Aici trei atomi de bor împart doi electroni și definesc un triunghi, una dintre numeroasele fețe găsite în poliedrele lor structurale (imaginea superioară).
De la stânga la dreapta avem: octaedru (a, B6), cuboctaedru (b, B12), și izocashedronul (c, B12 de asemenea). Toate aceste unități au o caracteristică: sunt săraci în electroni. Prin urmare, tind să se lege covalent între ele; iar rezultatul este o petrecere cu legături uimitoare.
În fiecare triunghi al acestor poliedre este prezentă legătura 3c2e. În caz contrar, nu s-ar putea explica cum borul, capabil să formeze doar trei legături covalente conform teoriei legăturilor Valencia, poate avea până la cinci legături în aceste unități poliedrice..
Structurile de bor constau atunci într-un aranjament și repetare a acestor unități care ajung să definească un cristal (sau un solid amorf).
Pot exista și alte unități de bor poliedrice, precum și una compusă din doar doi atomi, BDouă; o „linie” de bor care trebuie legată de alți atomi datorită deficienței sale electronice ridicate.
Icosaedrul este de departe unitatea preferată de bor; cea care ți se potrivește cel mai bine. În imaginea de mai sus, de exemplu, puteți vedea cum funcționează aceste unități B.12 se împletesc pentru a defini cristalul romboedric al Bor-α.
Dacă ați dori să izolați una dintre aceste icosaedre ar fi o sarcină complicată, deoarece deficiența sa electronică îi obligă să definească un cristal în care fiecare contribuie cu electronii de care au nevoie ceilalți vecini..
Alotropul bor-β-romboedric, așa cum indică deja numele său, are cristale romboedrice precum bor-α; cu toate acestea diferă în unitățile sale structurale. Arată ca o navă extraterestră făcută din atomi de bor.
Dacă priviți cu atenție, unitățile icosaedrice pot fi văzute într-un mod discret și fuzionat (în centru). Există, de asemenea, unități B.10 și atomii de bor solitari care acționează ca o punte pentru unitățile menționate. Dintre toate, acesta este cel mai stabil alotrop de bor.
În acest alotrop de bor, unitățile B sunt coordonateDouă și B12. BDouă este atât de deficitar din punct de vedere electronic încât elimină de fapt electronii din B12 și există, prin urmare, un caracter ionic în interiorul acestui solid. Adică nu numai că sunt legate covalent, dar există o atracție electrostatică de tip [BDouă-] [B12+].
Bor-γ cristalizează într-o structură de sare de rocă, la fel ca pentru NaCl. Se obține prin supunerea altor alotropi de bor la presiuni ridicate (20 GPa) și temperaturi (1800 ° C), pentru a rămâne ulterior stabil în condiții normale. Stabilitatea sa concurează de fapt cu cea a borului β-romboedric.
Alte alotropi de bor constau din agregate de atomi de B ca și cum ar fi fost uniți printr-o legătură metalică sau ca și cum ar fi cristale ionice; adică este un bor cubic.
De asemenea, și nu mai puțin important, este borul amorf, a cărui dispunere a unităților B.12 este aleatoriu și dezordonat. Apare ca o pudră sticloasă solidă sau fină, de culoare maro plictisitor și culori închise.
Și în cele din urmă există cel mai nou și mai bizar alotrop de bor: borofenul (imaginea de sus). Se compune dintr-un monostrat de atomi de bor; extrem de subțire și analogă cu grafenul. Rețineți că păstrează celebrele triunghiuri, caracteristice deficienței electronice suferite de atomii săi.
Pe lângă borofeni, dintre care B36 este cel mai simplu și mai mic, există și grupurile de bor. Borosfera (imaginea de mai jos) este formată dintr-o cușcă sferică asemănătoare unei bile de patruzeci de atomi de bor, B40; dar în loc să aibă margini netede, acestea sunt bruste și zimțate:
Configurația electronică a borului este:
[El] 2sDouă 2 P1
Prin urmare, are trei electroni de valență. Este nevoie de încă cinci pentru a-și completa octetul de valență și abia poate forma trei legături covalente; ar avea nevoie de un al patrulea link dativ pentru a-și completa octetul. Borul își poate pierde cei trei electroni pentru a dobândi o stare de oxidare de +3.
Borul este izolat prin reducerea acidului boric cu magneziu sau aluminiu; metodă similară cu cea utilizată de Gay-Lussac și Thénard. Are dificultatea de a contamina borul cu borurile acestor metale.
O probă de înaltă puritate poate fi obținută prin reducerea fazei gazoase a triclorurii de bor sau tribromurii, cu hidrogen pe filamentele de tantal încălzite electric..
Un bor cu puritate ridicată este preparat prin descompunerea temperaturii ridicate a diboranului, urmată de purificare prin fuziune în zone sau procese Czocharalski..
Borul elementar a fost utilizat la întărirea oțelului. Într-un aliaj cu fier care conține 0,001 până la 0,005% bor. Este, de asemenea, utilizat în industria neferoasă, de obicei ca dezoxidant.
În plus, borul este utilizat ca degazator în cupru cu conductivitate ridicată și aliaje pe bază de cupru. În industria semiconductoarelor, se adaugă cu atenție cantități mici de bor ca agent dopant pentru siliciu și germaniu..
Oxid de bor (BDouăSAU3) este amestecat cu silice pentru a face o sticlă rezistentă la căldură (sticlă borosilicată), utilizată în ustensile de bucătărie și anumite echipamente de laborator.
Carbură de bor (B4C) este o substanță extrem de dură care este utilizată ca agent abraziv și de întărire în materialele compozite. Borură de aluminiu (AlB12) este utilizat ca înlocuitor al prafului de diamant pentru șlefuire și lustruire.
Borul este utilizat în aliaje, de exemplu magneții de pământuri rare, prin alierea fierului și neodimului. Magneții formați sunt utilizați la fabricarea microfoanelor, a comutatoarelor magnetice, a căștilor și a acceleratoarelor de particule.
Capacitatea izotopului bor-10 (10B) pentru a prinde neutronii, emisia de radiații de tip α a fost utilizată pentru tratamentul tumorilor cerebrale într-o tehnică cunoscută sub numele de Boron Neutron Capture Therapy (BNCT).
10Compusul B se acumulează în tumora canceroasă. Ulterior, zona tumorii este iradiată cu neutroni. Acestea interacționează cu 10B, care determină emisia de particule α. Aceste particule au un efect biologic relativ ridicat și datorită dimensiunii lor mari au o rază de acțiune redusă..
Prin urmare, acțiunea distructivă a particulelor α rămâne limitată în celulele tumorale, realizând distrugerea lor. BNCT este, de asemenea, utilizat în tratamentul tumorilor canceroase ale gâtului, ficatului, vezicii urinare și prostatei..
O cantitate mică de bor, sub formă de acid boric sau borat, este necesară pentru creșterea multor plante. Un deficit de bor se manifestă prin creșterea greșită a plantelor; „inima maro” a legumelor; și „putregaiul uscat” al sfeclei de zahăr.
Borul poate fi necesar în cantități mici pentru a menține sănătatea oaselor. Există studii care indică faptul că lipsa borului ar fi implicată în generarea de artrită. Ar interveni, de asemenea, în funcțiile creierului, cum ar fi memoria și coordonarea mâinii-ochi.
Unii experți subliniază că 1,5-3 mg de bor ar trebui să fie incluși în dieta zilnică.
Borul, oxidul de bor, acidul boric și boratele sunt considerate netoxice. LD50 pentru animale este de 6 g bor / kg greutate corporală, în timp ce substanțele cu un LD50 mai mare de 2 g / kg greutate corporală sunt considerate netoxice..
Pe de altă parte, consumul de peste 0,5 mg / zi de bor timp de 50 de zile provoacă probleme digestive minore, sugestive de toxicitate. Unele rapoarte indică faptul că un exces de aport de bor poate afecta funcționarea stomacului, ficatului, rinichilor și creierului.
De asemenea, au fost raportate efecte iritante pe termen scurt asupra nazofaringelui, căilor respiratorii superioare și a ochilor în urma expunerii la bor..
Rapoartele privind toxicitatea borului sunt rare și, în multe cazuri, toxicitatea apare la doze foarte mari, mai mari decât cele la care este expusă populația generală..
Recomandarea este de a monitoriza conținutul de bor al alimentelor, în special al legumelor și fructelor. Agențiile guvernamentale de sănătate trebuie să se asigure că concentrația de bor a apei nu depășește limitele permise..
Lucrătorii expuși la praf care conține bor trebuie să poarte măști de protecție respiratorie, mănuși și cizme speciale..
Nimeni nu a comentat acest articol încă.