бор химический элемент

Бор

Бор — пятый химический элемент, принадлежит к третьей группе главной подгруппе периодической системы Д. И. Менделеева. Он проявляет свойства, как металлов, так и неметаллов. В обычном состоянии это — кристаллическое вещество бледно-коричневого цвета. Название бора происходит от арабского слова «борак», обозначающего одно из самых часто встречающихся в природе соединений бора — минерал бура. Если бор без примесей, то он бесцветный.  В природе встречается в различных вулканических и осадочных породах. Соединения бора с примесями также часто обнаруживают в виде боросиликатов, боратов и других минералов, в которых он содержится в небольших концентрациях.  Его соединения присутствуют в большинстве термальных источников, морской воде, а также в сопровождающих нефтяные месторождения водах. Кроме того, бор часто входит в состав многих типов почвы.

Исторические факты

Впервые бор в свободном состоянии был получен в 1808 году. Французские химики Жозеф Гей-Люссак и Луи Жак Тенар, восстанавливая борный ангидрид, предварительно полученный в результате прокаливания борной кислоты, смогли получить новый элемент. Однако полученное вещество содержало огромное число примесей.  Через 50 лет физиохимиком Анри Сент-Клер Девилем и Фридрихом Вёлером было установлено, что бор может существовать в двух модификациях: в кристаллической алмазоподобной форме и аморфной форме, больше всего похожей на графит. Однако в 1876 году публикуется статья, в которой немецкий химик Л. Гампе утверждает, что кристаллический бор вовсе не элементарен, а представляет собой лишь соединение борида алюминия AlB12. Такая участь постигает и графитоподобный бор, французский химик К. Жоли приводит странную формулу B48C2Al, никак не состыковывающуюся с классической теорией валентности элементов. Позже, в 1908 году американец Эзекил Вейнтрауб подтвердил положение Гампе об алмазоподобном боре и смог первым выделить этот химический элемент 99%-ной чистоты.

Химические свойства бора

В нормальных условиях бор не проявляет особых свойств и поэтому считается инертным элементом, вступает в реакцию лишь с фтором. Аморфный бор более активен, чем кристаллический. Однако с увеличением температуры активность бора возрастает, так, например, при достаточно высоких температурах бор начинает реагировать с серой, кислородом, некоторыми галогенами. Бор начинает гореть красным пламенем при повышении температуры до 700⁰C. В процессе горения образуется ангидрид бора, представляющий собой прозрачную стеклоподобную массу. При дальнейшем росте температуры бор вступает в реакции с азотом, образуя нитрит бора, с углеродом — карбид, а также с металлами — бориды. Бор не растворяется в кислотах при нормальной температуре, исключение составляет лишь концентрированная азотная кислота. С растворами щелочей бор ведет себя более активно, медленно растворяясь, он образует бораты. При детальном рассмотрении у бора обнаруживается множество общих с кремнием свойств, например, борная кислота, как и кремниевая, обладает слабыми кислотными свойствами и растворяется в фтороводороде, при этом образуются газообразные соединения бора и кремния соответственно.

Применение бора

Бор используется в различных сплавах стали для улучшения тех или иных качеств материала, а также устойчивости к коррозии. Изотоп бора 10В способен задерживать тепловые нейтроны, благодаря этой особенности его используют для создания специальных стержней, регулирующих работу атомных реакторов. Газообразное соединение бора BF3 нашло применение в качестве нейтронных счётчиков. Бор и такие соединения как карбиды, нитриды, фосфиды и подобные им широко используются как диэлектрики и входят в состав полупроводниковых материалов. Борная кислота вместе с солями используется в органических реакциях в роли катализатора. Также производные соединения бора входят в состав многих видов ракетного топлива.

Особый интерес представляет такое соединение как нитрид бора, который может образовывать целые группы соединений схожих с органическими углеродными веществами. Например, гексагидрид нитрида бора имеет очень много общего в строении с этаном. Он применяется в качестве топлива для электромобилей.

борное мыло
Борное мыло

Интересные факты о химическом элементе

  • Бор играет важную роль в жизнедеятельности растений. При его недостатке нарушаются многие процессы связанные с окислением энергии и синтезом необходимых веществ в тканях растений. Своевременное удобрение почвы предотвращает заболевания у растений и повышает урожай.
  • Ген, который управляет концентрацией бора внутри клетки, также связан с одним из редких типов истощения роговицы человеческого глаза.
  • Каждый день человек вместе с пищей потребляет от 1 до 3 мг бора. При этом токсичной считается доза около 4 г.
  • Бор активно участвует в росте костной ткани, увеличивая усвояемость кальция. Кроме того, он влияет на здоровье суставов и их подвижность.
  • Для красивого зеленого цвета пламени соединения бора часто добавляют в фейерверки.
  • Борная кислота является своего рода исключением, т.к. из-за своих слабых кислотных свойств она может быть обнаружена в земной коре. Вследствие чего, её нередко называют минеральной. Если кислоту нагревать борную кислоту, то можно получить ещё один слабый тип кислоты бора — метаборная кислота. Однако существует очень сильные варианты кислот бора, например, комплексная фтороборная кислота H[BF4] — продукт реакции соединения фтороводорода и трифторида бора. По своим свойствам эта кислота ничем не уступает ни плавиковой, ни серной, ни соляной кислотам.