Бор је изузетно тврд и топлотно отпоран полу-метал који се може наћи у различитим облицима. Широко се користи у једињењима за прављење свега, од избељивача и стакла до полуводича и пољопривредних ђубрива.
Својства бора су:
- Атомски симбол: Б
- Атомски број: 5
- Елемент Категорија: Металлоид
- Густина: 2,08 г / цм3
- Тачка топљења: 2076 Ц
- Тачка кључања: 3927 Ц
- Мохова тврдоћа: ~ 9.5
Карактеристике бора
Елементарни бор је алотропни полу-метал, што значи да сам елемент може постојати у различитим облицима, сваки са својим физичким и хемијским својствима. Такође, као и други полу-метали (или металлоиди), нека својства материјала су металне природе, док су друга сличнија не-металима.
Бор високе чистоће постоји или као аморфан тамно смеђи до црни прах или као тамни, сјајни и крхки кристални метал.
Изузетно тврд и отпоран на топлоту, бор је слаб проводник електричне енергије на ниским температурама, али то се мења са порастом температуре. Иако је кристални бор врло стабилан и не реагује с киселинама, аморфна верзија споро оксидира у зраку и може бурно реагирати у киселини.
У кристалном облику бор је други најтежи од свих елемената (иза само угљеника у свом дијамантском облику) и има једну од највиших температура талине. Слично угљенику, за који рани истраживачи често погрешно узимају елемент, бор формира стабилне ковалентне везе које га отежавају изоловање.
Елемент број пет такође има способност апсорпције великог броја неутрона, што га чини идеалним материјалом за нуклеарне контролне шипке.
Недавна истраживања показују да, када се супер охлади, бор формира сасвим другу атомску структуру која му омогућава да делује као суперпроводник.
Историја о Борону
Док се откриће бора приписује и француским и енглеским хемичарима који истражују борат минерала у раном 19. веку, верује се да чисти узорак елемента није произведен до 1909.
Минерали бора (који се често називају борати), људи су већ вековима користили. Прву забележену употребу боракса (натријум натријум борат у природи) имали су арапски златари који су применили једињење као флукс за пречишћавање злата и сребра у 8. веку А.Д.
Показале су се и глазуре са кинеске керамике из трећег и десетог века А.Д., које користе једињење које се јавља у природи.
Савремена употреба бора
Изум термички стабилног борсиликатног стакла у касним 1800-има пружио је нови извор потражње за боратним минералима. Користећи ову технологију, компанија Цорнинг Гласс Воркс представила је посуђе Пирек посуђе 1915.
У послератним годинама, апликације за бор су расле и укључују све шири спектар индустрија. Боров нитрид почео се користити у јапанској козметици, а 1951. развијен је поступак производње борових влакана. Први нуклеарни реактори, који су се појавили на мрежи током овог периода, такође су користили бор у својим контролним шипкама.
Непосредно након нуклеарне катастрофе у Чернобилу 1986. године, на реактор је бачено 40 тона једињења бора како би се помогло у контроли ослобађања радионуклида.
Почетком 1980-их, развој трајних магнета ретке земље велике чврстоће додатно је створио велико ново тржиште за тај елемент. Преко 70 метричких тона неодим-гвожђа-бора (НдФеБ) магнета се сада производи сваке године за употребу у свим електричним аутомобилима до слушалица.
Крајем 1990-их, борови челик почео се користити у аутомобилима за јачање конструкцијских компоненти, попут сигурносних шипки.
Производња бора
Иако преко 200 различитих врста боратних минерала постоји у земљиној кори, за само четири се наводи преко 90 процената комерцијалне екстракције једињења бора и бора - тинкал, кернит, колеманит и улекит.
Да би се добио релативно чист облик бора у праху, боров оксид, који је присутан у минералу, загрева се флуксом магнезијума или алуминијума. Редукција производи елементарни прах бора који је отприлике 92 посто чист.
Чисти бор може се произвести додатним смањивањем халогенида бора водиком на температурама преко 1500 Ц (2732 Ф).
Бор високе чистоће, потребан за употребу у полуводичима, може се произвести распадањем диборана на високим температурама и узгојем појединачних кристала помоћу топљења зона или методом Цзолцхралски.
Пријаве за Борон
Иако се преко шест милиона метричких тона минерала који садрже бор сваке године, велика већина тога је конзумира се као боратне соли, као што су борна киселина и бор оксид, а врло мало се претвара у елементарни бор. У ствари, сваке године се потроши само око 15 метричких тона елементарног бора.
Ширина употребе једињења бора и бора је изузетно широка. Неки процењују да постоји преко 300 различитих крајњих употреба елемента у различитим облицима.
Пет главних употреба су:
- Стакло (нпр. Термички стабилно боросиликатно стакло)
- Керамика (нпр. Глазуре за плочице)
- Пољопривреда (нпр. Борна киселина у течним ђубривима).
- Детерџенти (нпр. Натријум перборат у детерџенту за веш)
- Избељиваче (нпр. Средства за уклањање мрља у домаћинству и индустрију)
Метална примјена бора
Иако метални бор има врло мало употребе, елемент је високо цењен у бројним металуршким примјенама. Уклањањем угљеника и других нечистоћа док се веже за гвожђе, малена количина бора - само неколико делова на милион - додата челику може учинити четири пута јачим од просечног челика велике чврстоће.
Способност елемената да раствара и уклања филм оксид метала такође га чини идеалним за заваривање флукса. Бор трихлорид уклања растопљене метале нитридима, карбидима и оксидом. Као резултат, у производњи се користи бор трихлорид алуминијум, магнезијум, цинк и легуре бакра.
У металургији праха, присуство металних борида повећава проводљивост и механичку чврстоћу. У црним производима њихово постојање повећава отпорност на корозију и тврдоћу, док титанске легуре користе се у млазним оквирима и боридним деловима турбина повећавају механичку чврстоћу.
Влакна бора која настају таложењем хидридног елемента на волфрамову жицу су снажна, лагана структурални материјал погодан за употребу у ваздухопловним апликацијама, као и за голф клубове и високе тензије трака.
Укључивање бора у НдФеБ магнет је пресудно за функцију трајних магнета велике чврстоће који се користе у ветротурбинама, електромоторима и широком спектру електронике.
Борова склоност ка апсорпцији неутрона омогућава да се користи у нуклеарним контролним шипкама, радијационим штитима и детекторима неутрона.
Коначно, бор карбид, трећа најтврђа позната супстанца, користи се у производњи различитих оклопа и непробојних прслука, као и абразива и делова хабања.