Поглед на полуметалниот бор
Бор е екстремно тежок и отпорен на топлина полуметал кој може да се најде во различни форми и широко се користи во соединенијата за да се направи сè од белези и стакло до полупроводници и земјоделски ѓубрива.
Карактеристиките на бор се:
- Атомски симбол: Б.
- Атомски број: 5
- Елемент Категорија: Металоид
- Густина: 2.08g / cm3
- Точка на топење: 3769 F (2076 C)
- Точка на вриење: 7101 F (3927 C)
- Цврстина на Moh: ~ 9.5
Карактеристики на боронот
Елементарниот бор е алотропен полуметал, што значи дека самиот елемент може да постои во различни форми, секој со свои физички и хемиски својства. Исто така, како и другите полуметали (или металоиди), некои својства на бор се метални во природата, додека други се повеќе слични на неметали.
Борото со висока чистота постои или како аморфен темно кафеав до црн прав или темно, сјајно и кршливо кристален метал.
Екстремно тешко и отпорен на топлина, бор е сиромашен проводник на електрична енергија на ниски температури, но ова се менува со зголемување на температурата. Додека кристалниот бор е многу стабилен и не е реактивен со киселините, аморфната верзија полека оксидира во воздухот и може да реагира насилно во киселина.
Во кристална форма, бор е вториот најтежок од сите елементи (зад само јаглерод во дијамантска форма) и има една од највисоките температури на топење. Слично на јаглерод, за кој раните истражувачи често го измамиле елементот, бор формира стабилни ковалентни врски кои го отежнуваат изолирањето.
Елемент број пет, исто така, има способност да апсорбира голем број на неутрони, што го прави идеален материјал за нуклеарна контрола прачки.
Неодамнешните истражувања покажаа дека кога супер-ладење, бор формира сосема поинаква атомска структура што му овозможува да дејствува како суперпроводник.
Историја на Борон
Додека откривањето на борта им се припишува на француски и англиски хемичари кои истражувале боратни минерали во почетокот на 19 век, се верува дека чист примерок на елементот не бил произведен до 1909 година.
Сепак, боронските минерали (често познати како борати) веќе биле употребени од страна на луѓето со векови. Првата снимена употреба на боракс (природен натриум борати) беше од арапски златарци кои го примениле соединението како флукс за прочистување на златото и среброто во 8 век н.е.
Глазурите на кинеската керамика што датираат од 3-ти до 10-ти век од н.е., исто така, се покажале како искористување на природното соединение.
Современи употреби на Бор
Пронаоѓањето на термички стабилно боросиликатно стакло во доцните 1800-ти даде нов извор на побарувачка за боратни минерали. Користејќи ја оваа технологија, Corning Glass Works го претстави Cookware од стакло Pyrex во 1915 година.
Во поствоените години, апликациите за бор се зголемуваат и вклучуваат постојано проширување на различни индустрии. Борн нитридот почнал да се користи во јапонската козметика, а во 1951 година се развил метод на производство на борни влакна. Првите нуклеарни реактори, кои се појавија во текот на овој период, исто така, користеа бор во нивните контролни прачки.
Во непосредна последица од нуклеарната катастрофа во Чернобил во 1986 година, на реакторот беа фрлени 40 тони соединенија на бор, со цел да се помогне во контролата на ослободувањето на радионуклеидите.
Во раните 1980-ти, развојот на постојани ретки магнети со висока јачина и понатаму создаде голем нов пазар за елементот.
Повеќе од 70 метрички тони магнети од неодимиум-железо-бор (NdFeB) сега се произведуваат секоја година за употреба во сè, од електрични автомобили до слушалки.
Во доцните 1990-ти, боронот челик почна да се користи во автомобилите за зајакнување на структурните компоненти, како што се безбедносните решетки.
Производство на Бор
Иако во Земјината кора постојат повеќе од 200 различни видови на боратни минерали, само четири претставуваат повеќе од 90 проценти од комерцијалната екстракција на бор и борони соединенија: tincal, kernite, colemanite и ulexite.
За да се добие релативно чиста форма на борен прав, бороксидот кој е присутен во минералот се загрева со магнезиум или алуминиумски флукс. Редукцијата произведува елементарен борбен прав кој е околу 92 проценти чист.
Чистата бор може да се произведе со понатамошно намалување на боронските халиди со водород на температури над 1500 C (2732 F).
Боро со висока чистота, потребен за употреба во полупроводници, може да се направи со распаѓање на диборан на високи температури и растечки монокристали преку топење на зони или метода Чолчралски.
Апликации за Бор
Додека над 6 милиони метрички тони минерали кои содржат бора секоја година се ископуваат, огромното мнозинство од нив се трошат како соли на борати, како што се борна киселина и бор боксиум, при што многу малку се претвора во елементарен бор. Всушност, само околу 15 метрички тони елементарен бор се трошат секоја година.
Опсегот на употреба на соединенија на бор и бор е исклучително широк. Некои проценуваат дека постојат повеќе од 300 различни крајни употреби на елементот во нејзините различни форми.
Петте главни употреби се:
- Стакло (на пример, термички стабилно боросиликатно стакло)
- Керамика (на пр., Глазури за плочки)
- Земјоделство (на пример, борна киселина во течни ѓубрива).
- Детергенти (на пример, натриум перборат во детергент за перење)
- Белеќи (на пример, отстранувачи на отстранување на млеко и индустриски отпадоци)
Борон металуршки апликации
Иако металниот бор има многу малку употреби, елементот е високо ценет во голем број металуршки апликации. Со отстранување на јаглерод и други нечистотии како што се поврзува со железо, малата количина на бор само неколку делови на милион, додадена на челик, може да ја направи четири пати посилна од просечниот челик со висока цврстина.
Способноста на елементот за растворање и отстранување на метални оксидни филмови, исто така, го прави идеален за заварувачки флукс. Боронот трихлорид ги отстранува нитридите, карбидите и оксидот од стопениот метал. Како резултат на тоа, бор трихлорид се користи при изработка на алуминиум, магнезиум, цинк и бакарни легури.
Во металургијата во прав, присуството на метални бориди ја зголемува спроводливоста и механичката јачина. Во обоени производи, нивното постоење ја зголемува отпорноста и цврстината на корозија, додека кај титаниумските легури кои се користат во авионските рамки и турбинските делови, бородиците ја зголемуваат механичката јачина.
Боронските влакна, кои се направени со депонирање на хидридскиот елемент на волфрамна жица, се силен, лесен структурен материјал прилагоден за употреба во воздушната апликации, како и голф-клубови и високо-затегнувачки ленти.
Вклучувањето на бор во магнет NdFeB е од клучно значење за функцијата на постојани магнети со висока јачина кои се користат во турбини на ветер, електрични мотори и широк опсег на електроника.
Склоноста на Борон кон апсорпцијата на неутроните овозможува да се користи во нуклеарните контролни прачки, штитниците за радијација и детекторите на неутроните.
Конечно, бор-карбид, третата најтешка супстанција, се употребува во производството на разни оклопи и непропустливи елеци, како и абразиви и делови за носење.
Извори:
Chemicool. Бор
URL: http://www.chemicool.com/elements/boron.html
USGS. Информации за минерали. Бор
URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/boron/