Bór

A Wikipédiából, a szabad lexikonból.

BerilliumBórSzén
 
B

Al  
 
 

Általános
Név, vegyjel, rendszám Bór, B, 5
Kategória Félfémek
Csoport, periódus, mező 13 (IIIA), 2, p
Sűrűség, keménység 2460 kg/m3, 9,3
Megjelenés fekete
Atomi jellemzők
Relatív atomtömeg 10,811 u
Atomsugár (számított) 85 (87) pm
Kovalens sugár 82 pm
van der Waals sugár ismeretlen
Elektronszerkezet [He]2s22p1
e- energiaszintenként 2, 3
Oxidációs állapotok (oxid) 3 (gyenge sav)
Kristályszerkezet romboéder
Fizikai jellemzők
Halmazállapot / Mágnesség szilárd / nem mágneses
Olvadáspont 2349 K (2076 °C)
Forráspont 4200 K (3927 °C)
Moláris térfogat 4,39 ·10-6 m3/mol
Párolgáshő 489,7 kJ/mol
Olvadáshő 50,2 kJ/mol
Gőznyomás 0,348 Pa (2573 K)
Hangsebesség 16200 m/s (293,15 K)
Egyéb
Elektronegativitás 2,04 (Pauling skála)
Fajlagos hőkapacitás 1026 J/(kg·K)
Elektromos vezetőképesség 1,0 · 10-4/m Ω
Hővezetési képesség 27,4 W/(m·K)
1. ionizációs potenciál 800,6 kJ/mol
2. ionizációs potenciál 2427,1 kJ/mol
3. ionizációs potenciál 3659,7 kJ/mol
4. ionizációs potenciál 25025,8 kJ/mol
5. ionizációs potenciál 32826,7 kJ/mol
Legstabilabb izotópok
izo T.E. fel. idő B.m. B.E. (MeV) B.t.
10B 19,9% B stabil 5 neutronnal
11B 80,1% B stabil 6 neutronnal
A táblázatban SI mértékegységek szerepelnek.

Ahol lehetséges, az adatok normálállapotra vonatkoznak.

Az ezektől való eltérést egyértelműen jelezzük.

A bór a periódusos rendszer egy kémiai eleme. Vegyjele B, rendszáma 5. A III. főcsoportba, a félfémek közé tartozik. Három vegyértékű. Két allotróp módosulata létezik, sötétszürke, fémfényű kristályokban, vagy amorf bórnak nevezett barnásfekete porként ismeretes. A kristályos bór keménysége nagy, a bór a gyémánt után ismert legkeményebb anyag (Mohs-skálán 9,3-as). Elemi bór a természetben nem található, de a bórax és más ásványai nagy mennyiségben bányászhatók.

Tartalomjegyzék

[szerkesztés] Története

A bór vegyületei évezredek óta ismeretesek (bórax arabul baurak, perzsa nyelven burah). Az ókori Egyiptomban a mumifikációhoz nátronlúgot használtak, ami más sók mellett borátokat is tartalmazott. Kr. u. 300-ban bórax-tartalmú mázat használtak Kínában, és az ókori Rómában a bórvegyületek segítségével készítettek üveget.

Kb. 50%-os tisztaságú elemi bórt 1808-ban sikerült elkülönítenie Sir Humphry Davy-nek, Gay-Lussac-nak és L. J. Thenardnak. Ők még nem ismerték fel hogy a bór különálló kémiai elem. Tiszta bórt 1909-ben W. Weintraub amerikai vegyész állított elő.

[szerkesztés] Jellemzői

A bór elektronhiányos anyag, a hiány a p-mezőben jelentkezik. A bórvegyületek gyakran Lewis-savak, azaz könnyen kötődnek elektrontöbblettel bíró anyagokhoz.

Optikai tulajdonságai közé tartozik, hogy infravörös fényt bocsát ki. A félvezetőkre jellemzően normál hőmérsékleten rossz elektromos vezető, de nagyobb hőfokon jó vezetővé válik.

Minden ismert anyag közül a bórnak a legnagyobb a szakítószilárdsága.

A köbös bór-nitrid a gyémánt utáni legkeményebb anyag, edzett gyorsacélok és szerszámacélok megmunkálására is alkalmas. Elektromos szigetelő, de a fémekhez hasonlóan jól vezeti a hőt. A grafithoz hasonlóan jó kenőanyag. A szénhez is hasonlít, amennyiben kovalens kötésekkel stabil molekuláris hálózatokat képes kialakítani.

[szerkesztés] Felhasználása

Az ipar számára legfontosabb bórvegyület a dinátrium-tetraborát-dekahidrát, Na2B4O7 · 10 H2O, másnéven bórax, amiből nagy mennyiségben állítanak elő üveggyapotot és fehérítőszert (nátrium-borát). Más felhasználási területei:

  • szénnel alkotott vegyületét, a bór-karbidot (B4C) csiszolásra használják
  • acélötvözőszerként annak keménységét, kopásállóságát, korrózióval szembeni ellenállását növeli
  • zöld színe miatt az amorf bórt pirotechnikai effektusokban használják
  • a bórsav fertőtlenítő- és emberre veszélytelen rovarölőszer
  • vegyületeit szerves vegyületek szintézisében és boroszilikát üveg előállításában használjuk
  • egyes vegyületei alacsony toxicitásuk miatt kedvelt fakonzerválószerek
  • a bór-10 izotópot elnyeli a neutronokat, ezért nukleáris reaktorokban folyamatszabályozáshoz, a sugárzás elleni védelemként és neutrondetekcióhoz hasznosítják
  • kis súlyuk és nagy erejük miatt bórszálakat alkalmaznak űrrepülőgépek gyártásánál

A bór vegyületeinek hasznosságát számos területen vizsgálják: cukor által átjárható membránokat, szénhidrát-szenzorokat próbálnak előállítani segítségével.

Hidridjei könnyen oxidálódnak, jelentős energiakibocsátás mellett. Így lehetséges, hogy rakétaüzemanyagként is megállná a helyét.

[szerkesztés] Előfordulása

A világ legnagyobb bórtermelői az USA és Törökország. Elemi állapotban nem fordul elő a természetben, de megtalálható a borax, boracit, borokalcit ásványokban. Néha vulkáni hévforrások is tartalmaznak bórsavat. Az ulexit olyan bórásvány, ami optikai vezető tulajdonságokkal rendelkezik.

Gazdaságilag fontos bórforrások a razorit (kernitérc) és tinkal, amiket a kaliforniai Mojave-sivatagban bányásznak.

Az elemi bór előállítása nem egyszerű feladat. A kezdeti próbálkozások során a bór-oxidot magnéziummal vagy alumíniummal redukálták. Sajnos így a végtermék fém-boridokkal szennyeződött. Manapság tiszta bórt bór-halogenidek magas hőmérsékleten hidrogénnel való redukálásával állítanak elő.

[szerkesztés] Izotópjai

A bórnak két, természetben előforduló stabil izotópja van, a B-11 (80,1%) és a B-10 (19,9%). Az egyes izotópokat a B(OH)3 and B(OH)4 egymásba alakulását felhasználva lehet szétválasztani. A bórizotópok elkülönülhetnek természetes folyamatok során is, ilyenek a kőzetképződés, a víz fázisváltozása hidrotermális rendszerekben, és a kőzetek hidrotermális kőzet-átalakulása. Az utóbbi során 10B(OH)4 ionok lépnek be agyagásványokba, és a sós vízben relatíve felgyűlik a 11B(OH)4, ami felelős lehet a tengervíz a földkéreghez képest jelentősen nagyobb 11B-tartalmáért.