Bor

Ten artykuł dotyczy pierwiastka chemicznego. Zobacz też: inne znaczenia słowa „bor”. Pierwiastka bor (l.a. 5) nie należy mylić z pierwiastkiem bohr (l.a. 107).

Bor

beryl ← bor → węgiel
– ↑ B ↓ Al 5 B
Wygląd
czarny błyszczący (krystaliczny) brązowy (amorficzny)
Widmo emisyjne boru
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a.	bor, B, 5 (łac. borium)
Grupa, okres, blok	13 (IIIA), 2, p
Stopień utlenienia	III
Właściwości metaliczne	półmetal
Właściwości tlenków	lekko kwaśne
Masa atomowa	10,81 ± 0,02[3][a]
Stan skupienia	stały
Gęstość	2340 kg/m³[1]
Temperatura topnienia	2075 °C[1]
Temperatura wrzenia	4000 °C[1]
Numer CAS	7440-42-8
PubChem	5462311
Właściwości atomowe Promień • atomowy • walencyjny 85 (87) pm 82 pm Konfiguracja elektronowa [He]2s22p1 Zapełnienie powłok 2, 3 (wizualizacja powłok) Elektroujemność • w skali Paulinga • w skali Allreda 2,04 2,01 Potencjały jonizacyjne I 800,6 kJ/mol II 2427,1 kJ/mol III 3659,7 kJ/mol
Właściwości fizyczne Ciepło parowania 489,7 kJ/mol Ciśnienie pary nasyconej 0,348 Pa (2573 K) Konduktywność 1,0×10−4 S/m Ciepło właściwe 1026 J/(kg·K) Przewodność cieplna 27,4 W/(m·K) Układ krystalograficzny trójskośny Twardość • w skali Mohsa 9,3 Prędkość dźwięku 16200 m/s (293,15 K) Objętość molowa 4,39×10−6 m³/mol
Najbardziej stabilne izotopy izotop wyst. o.p.r. s.r. e.r. MeV p.r. 8B {syn.} 772 ms w.e., α 18 4He 10B 19,9% stabilny izotop z 5 neutronami 11B 80,1% stabilny izotop z 6 neutronami
Niebezpieczeństwa Karta charakterystyki: dane zewnętrzne firmy Sigma-Aldrich [dostęp 2011-10-02] Globalnie zharmonizowany system klasyfikacji i oznakowania chemikaliów Na podstawie podanej karty charakterystyki Uwaga Zwroty H H302 Zwroty P brak zwrotów P NFPA 704 Na podstawie podanego źródła[2] 0 1 0
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)
Multimedia w Wikimedia Commons
Hasło w Wikisłowniku

Bor (B, łac. borium) – pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 5, półmetal z bloku p układu okresowego.

Charakterystyka

Bor pod względem chemicznym przypomina krzem i węgiel, gdyż tworzy borowodory – analogi węglowodorów i krzemowodorów. Reakcja boru z gorącym, stężonym kwasem azotowym prowadzi do utworzenia kwasu borowego H
3BO
3. Bor tworzy kompleksy z alkoholami polihydroksylowymi, reakcja kwasu borowego z mannitolem jest jednym ze sposobów oznaczania zawartości boru w próbce.

Odmiany alotropowe

Bor ma liczne odmiany alotropowe:

• amorficzne – brązowy proszek lub czarne szkliwo,
• krystaliczne – czarne, bardzo twarde (ponad 9 w skali Mohsa) i odporne chemicznie kryształy.

Objętościowe odmiany boru w swej strukturze krystalicznej zawierają dwudziestościenne grupy atomów boru, tzn. B₁₂^[4].

Poza tym otrzymano, lub analizowano teoretycznie, liczne borowe nanostruktury, z których niektóre mogą stanowić kolejne odmiany alotropowe. Wśród nich są struktury płaskie („dwuwymiarowe” borofeny)^[5][6][7], liniowe („jednowymiarowe”)^[8] oraz niewielkie cząsteczki („zerowymiarowe” borosfereny)^[9].

Zastosowanie

Bor w postaci wolnego pierwiastka stosuje się jako domieszkę do półprzewodników, natomiast związki boru znajdują zastosowanie w postaci lekkich materiałów, nietoksycznych środków owadobójczych i konserwantów oraz odczynników dla syntezy chemicznej.

W technice jądrowej stosowany w produkcji szkła ochronnego, liczników borowych i prętów regulacyjnych reaktorów jądrowych (z uwagi na duży przekrój czynny na neutrony, ok. 75 000 fm²).

Odkrycie

Czysty bor wyizolowało w 1808 jednocześnie trzech chemików:

• Humphry Davy (przez elektrolizę kwasu borowego),
• Joseph Louis Gay-Lussac,
• Louis Jacques Thénard (w reakcji potasu z tlenkiem boru B
  2O
  3)^[10].

Występowanie

Zawartość w górnych warstwach Ziemi wynosi 0,0009%. Ważniejsze minerały boru to: boraks, kernit, kolemanit i aszaryt.

Stabilne izotopy to ¹⁰B (19%) oraz ¹¹B (81%). W naturze nigdy nie występuje jako wolny pierwiastek, jego głównym źródłem jest boraks.

Bor we Wszechświecie oraz na Ziemi powstaje w procesie spalacji z udziałem neutrin^[11], np.:

¹²C + ν → ¹¹B + p + ν'

Bor został odkryty na Marsie w kraterze Gale’a w sposób sugerujący, że w przeszłości była tam woda^[12].

Z punktu widzenia odżywiania, bogatym źródłem boru są świeże warzywa i owoce, a wśród tych ostatnich przede wszystkim orzechy.

Otrzymywanie

Ultraczysty objętościowy bor dla potrzeb przemysłu półprzewodnikowego jest otrzymywany z rozkładu diboranu w wysokiej temperaturze a następnie oczyszczany metodą Czochralskiego lub topienia strefowego^[13].

Związki

 Z tym tematem związana jest kategoria: związki boru.

Chemia nieorganiczna boru bywa określana jako najbardziej złożona spośród wszystkich pierwiastków^[14]. Najczęściej przyjmuje on stopień utlenienia III^[15]. W zdecydowanej większości związków jest on trójwiązalny, ma przy tym zdolność do tworzenia związków z wiązaniami wielocentrowymi^[14] (jednym z przykładów jest diboran, B
2H
6, zawierający trójcentrowe-dwuelektronowe wiązania B−H−B). Znana jest bardzo duża liczba jego związków, zwłaszcza borków metali, o bardzo zróżnicowanej stechiometrii, od M
5B do MB
66 (a nawet >100)^[14], które nie są zgodne ze standardowymi koncepcjami wiązania chemicznego^[16]. Przykłady tego typu związków to B
4C, FeB, Mn
4B, Pd
5B
2 i wiele innych^[14][16]. Atomy boru w takich związkach mogą być izolowane lub tworzyć rozmaite układy zawierające wiązania B−B: pary, łańcuchy proste, rozgałęzione i podwójne, warstwy i sieci trójwymiarowe^[17]. Znanych jest też wiele układów niestechiometrycznych o zmiennym składzie^[14].

Związki boru wykazują zróżnicowaną rozpuszczalność w wodzie^[18]. Oksoborany są w większości słabo rozpuszczalne (poza solami potasowców)^[19], jednak żaden ze związków boru nie strąca się w sposób ilościowy, co stanowi problem w oczyszczaniu ścieków^[18].

Przykładowe związki boru:

• borowodorek sodu NaBH
  4
• borowodory, np. diboran B
  2H
  6
• borazol (tzw. nieorganiczny benzen) B
  3N
  3H
  6
• trifluorek boru BF
  3, trichlorek boru BCl
  3, tribromek boru BBr
  3
• tlenek boru B
  2O
  3, kwas borowy H
  3BO
  3
• boran trietylu BEt₃
• związki boroorganiczne

Lotne związki boru barwią płomień na kolor zielony^[19][20].

Znaczenie biologiczne

Bor, będąc pierwiastkiem śladowym, jest niezbędny dla roślin i zwierząt^[21]. U roślin odpowiada za transport związków organicznych w łyku (głównie cukrów), wpływa na prawidłowy wzrost łagiewki pyłkowej (jego brak powoduje zahamowanie jej wzrostu), wpływa na wytworzenie elementów płciowych u roślin. Jest pierwiastkiem, który bardzo trudno przemieszcza się w roślinie. Jego niedobór może powodować zgorzel liści sercowych i suchą zgniliznę korzeni buraka.

Bor ma również wpływ na organizm człowieka, przede wszystkim na jego kościec. Przypuszcza się, iż jest niezbędny do prawidłowej gospodarki wapniowej organizmu. Razem z wapniem, magnezem i witaminą D reguluje metabolizm, wzrost, rozwój tkanki kostnej.

Jego niedobór powoduje utratę wapnia i demineralizację kości.

W większych ilościach związki boru, szczególnie lotne, są trujące.

Uwagi

Przypisy

Bibliografia

• Jerzy Zdzisław Minczewski, Zygmunt Marczenko: Chemia analityczna. 1, Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2001. ISBN 83-01-13499-2 (t. 1).brak strony w książce
• Witold Mizerski, Piotr Bernatowicz: Tablice chemiczne. Warszawa: Adamantan, 2004. ISBN 83-7350-040-5 (opr. miękka).brak strony w książce
• Ryszard Szepke: 1000 słów o atomie i technice jądrowej. Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, 1982. ISBN 83-11-06723-6. (pol.).brak strony w książce