O privire asupra borului semi-metalic
Bor este un semi-metal extrem de dur și rezistent la căldură, care se găsește într-o varietate de forme și este folosit pe scară largă în compuși pentru a face totul, de la înălbitori și sticlă la semiconductori și îngrășăminte agricole.
Proprietățile borului sunt:
- Simbol Atomic: B
- Număr atomic: 5
- Element Categorie: Metalloid
- Densitate: 2,08 g / cm3
- Punct de topire: 3769 F (2076 ° C)
- Punct de fierbere: 7101 F (3927 C)
- Duritatea lui Moh: ~ 9.5
Caracteristicile borului
Bromul elementar este un semi-metal alotropic, ceea ce înseamnă că elementul însuși poate exista în diferite forme, fiecare cu propriile sale proprietăți fizice și chimice. De asemenea, ca și alte semi-metale (sau metaloide), unele proprietăți ale borului sunt de natură metalică, în timp ce altele sunt mai asemănătoare cu nemetalele.
Bor de mare puritate există fie ca o pulbere amorfă de culoare maro închis până la negru sau ca un metal cristalin întunecat, lucios și fragil.
Extrem de greu și rezistent la căldură, borul este un conducător slab al electricității la temperaturi scăzute, dar acest lucru se schimbă odată cu creșterea temperaturii. În timp ce borul cristalin este foarte stabil și nu reacționează cu acizii, versiunea amorfă se oxidează încet în aer și poate reacționa violent în acid.
În forma cristalină, borul este cel de-al doilea cel mai greu dintre toate elementele (în spatele cărbunelui în formă de diamant) și are una dintre cele mai ridicate temperaturi de topire. Similar cu cărbunele, pentru care cercetătorii timpurii ignoră adesea elementul, borul formează legături covalente stabile care fac dificilă izolarea.
Elementul numărul cinci are, de asemenea, capacitatea de a absorbi un număr mare de neutroni, făcându-l un material ideal pentru tijele de control nuclear.
Cercetările recente au arătat că, atunci când se răcește super, borul formează încă o structură atomică cu totul diferită, care îi permite să acționeze ca un superconductor.
Istoria borului
În timp ce descoperirea borului este atribuită atât chimistului francez, cât și celui englez care studiază mineralele borate la începutul secolului al XIX-lea, se crede că o probă pură a elementului nu a fost produsă decât în 1909.
Minele de bor (deseori denumite borate), totuși, fuseseră deja folosite de oameni de secole. Prima utilizare înregistrată a boraxului (borat de sodiu natural) a fost făcută de aurul aurar care a aplicat compusul ca flux de purificare a aurului și argintului în secolul al VIII-lea dHr
Glazurile de pe ceramica chineză datând din secolele al III-lea și al X-lea d.Hr. s-au dovedit a face uz de compus natural.
Utilizări moderne de bor
Invenția de sticlă borosilicată stabilă termic la sfârșitul anilor 1800 a oferit o nouă sursă de cerere pentru mineralele borate. Folosind această tehnologie, Corning Glass Works a introdus vase de sticlă Pyrex în 1915.
În anii postbelici, cererile de bor s-au extins pentru a include o gamă tot mai mare de industrii. Azotatul de bor a început să fie utilizat în cosmeticele japoneze, iar în 1951, a fost elaborată o metodă de producție a fibrelor de bor. Primele reactoare nucleare, care au venit on-line în această perioadă, au folosit de asemenea borul în tijele lor de control.
În imediat după dezastrul nuclear de la Cernobîl, în 1986, 40 de tone de compuși de bor s-au descărcat în reactor pentru a ajuta la controlul eliberării radionuclizilor.
La începutul anilor 1980, dezvoltarea unor magneți permanenți de pământuri rare de înaltă rezistență a creat în continuare o piață nouă pentru acest element.
Peste 70 de tone metrice de magneți din neodymium-fier-bor (NdFeB) sunt produse în fiecare an pentru a fi folosite în orice, de la mașini electrice până la căști.
La sfârșitul anilor 1990, oțelul de bor a început să fie utilizat în automobile pentru a consolida componentele structurale, cum ar fi barele de siguranță.
Producerea de bor
Deși există peste 200 de tipuri diferite de minerale borate în scoarța pământului, doar patru reprezintă peste 90% din extracția comercială a compușilor de bor și bor: tincal, kernit, colemanit și ulexit.
Pentru a produce o formă relativ pură de pulbere de bor, oxidul de bor care este prezent în minerale este încălzit cu flux de magneziu sau aluminiu. Reducerea produce pulbere de bor elementar, care este de aproximativ 92 procente pură.
Borul pur poate fi produs prin reducerea suplimentară a halogenurilor de bor cu hidrogen la temperaturi de peste 1500 ° C (2732 F).
Bor de mare puritate, necesară pentru utilizarea în semiconductori, poate fi realizată prin descompunerea diboranului la temperaturi ridicate și prin creșterea cristalelor singulare prin topirea zonei sau prin metoda Czolchralski.
Aplicații pentru bor
În timp ce peste șase milioane de tone de minerale cu conținut de bor sunt extrase în fiecare an, marea majoritate a acestora sunt consumate ca săruri borate, cum ar fi acidul boric și oxidul de bor, foarte puține fiind transformate în bor elementar. De fapt, doar aproximativ 15 tone metrice de bor elemental sunt consumate în fiecare an.
Lărgimea utilizării compușilor de bor și bor este extrem de largă. Unii estimează că există peste 300 de utilizări finale diferite ale elementului în diferitele sale forme.
Cele cinci utilizări majore sunt:
- Sticlă (de exemplu, sticlă borosilicată termic stabilă)
- Ceramica (de exemplu, glazuri de tigla)
- Agricultură (de exemplu, acid boric în îngrășăminte lichide).
- Detergenți (de exemplu, perborat de sodiu în detergent de rufe)
- Bleachuri (de exemplu, substanțe pentru îndepărtarea petelor de uz casnic și industrial)
Aplicații metalurgice de bor
Deși borul metalic are foarte puține utilizări, elementul este foarte apreciat într-o serie de aplicații metalurgice. Prin îndepărtarea carbonului și a altor impurități pe măsură ce se leagă de fier, o cantitate mică de bor, doar câteva părți per milion, adăugată la oțel, îl poate face de patru ori mai mare decât oțelul de înaltă rezistență medie.
Capacitatea elementului de a dizolva și de a îndepărta pelicula de oxid de metal îl face, de asemenea, ideal pentru fluxurile de sudură. Triclorura de bor elimină nituri, carburi și oxid din metal topit. Ca rezultat, triclorura de bor se utilizează în fabricarea aluminiului, magneziului, zincului și aliajelor de cupru.
În metalurgia pulberilor, prezența borurilor metalice mărește conductivitatea și rezistența mecanică. În produsele feroase, existența lor crește rezistența la coroziune și duritatea, în timp ce în aliajele de titan utilizate în ramele de jet și porțiunile turbinelor, borurile măresc rezistența mecanică.
Fibrele de bor, care sunt realizate prin depunerea elementului hidrură pe sârmă de tungsten, sunt materiale structurale rezistente la lumină potrivite pentru utilizarea în aplicații aerospațiale, precum și cluburi de golf și bandă de înaltă tensiune.
Includerea borului în magnetul NdFeB este esențială pentru funcționarea magneților permanenți de înaltă rezistență care sunt utilizați în turbinele eoliene, motoarele electrice și o gamă largă de produse electronice.
Promptitudinea lui Boron față de absorbția de neutron permite folosirea acestuia în tije de control nuclear, scuturi de radiație și detectoare de neutroni.
În cele din urmă, carbura de bor, cea de-a treia substanță cunoscută, este utilizată în fabricarea diferitelor armuri și veste antiglonț, precum și a pieselor abrazive și de uzură.
surse:
Chemicool. Bor
URL: http://www.chemicool.com/elements/boron.html
USGS. Informații minerale. Bor
URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/boron/