Bór
A Wikipédiából, a szabad lexikonból.
|
|||||||||||||||||||
| 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 | |||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
| A táblázatban SI mértékegységek szerepelnek. Ahol lehetséges, az adatok normálállapotra vonatkoznak. |
|||||||||||||||||||
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.


Based on work by