Pažiūrėkite į pusiau metalinį borą
Boras yra itin sunkus ir karščiui atsparus pusmetalis, kurį galima rasti įvairiais būdais ir plačiai naudojamas junginiuose, kad būtų galima padaryti viską nuo baliklių ir stiklo iki puslaidininkių ir žemės ūkio trąšų.
Boro savybės yra:
- Atominis simbolis: B
- Atominis numeris: 5
- Elementas Kategorija: metaloidas
- Tankis: 2.08g / cm3
- Tirpimo taškas: 3769 F (2076 C)
- Virimo taškas: 7101 F (3927 C)
- Moho kietumas: ~ 9,5
Boro charakteristikos
Elementalinis boras yra alotropinis pusmetalis, o tai reiškia, kad pats elementas gali egzistuoti skirtingomis formomis, kiekvienas turi savo fizines ir chemines savybes. Be to, kaip ir kiti pusiau metalai (arba metaloidai), kai kurios boro savybės yra metalo pobūdžio, o kitos yra labiau panašios į nemetalus.
Aukštas grynumo boras egzistuoja kaip amorfinis tamsiai rudas iki juodas milteliai arba tamsus, blizgus ir trapus kristalinis metalas.
Labai sunku ir atsparus šilumai, boras yra prasta elektros laidų, esančių žemoje temperatūroje, tačiau temperatūra pakyla. Nors kristalinis boras yra labai stabilus ir neatspindi rūgščių, amorfinė versija lėtai oksiduojasi ore ir gali smarkiai reaguoti rūgštyje.
Kristalinėje formoje boras yra antrasis sunkiausias iš visų elementų (už jo tik deguonies formos anglies) ir turi vieną iš aukščiausių temperatūrų tirpimo. Panašus į angliarūgštį, dėl kurio ankstyvieji tyrinėtojai dažnai priglaudė elementą, boras sudaro stabilias kovalentines jungtis, kurios apsunkina izoliaciją.
Penkių elementų skaičius taip pat sugeba absorbuoti daugybę neutronų, todėl tai yra ideali medžiaga branduolinėms gaudyklėms.
Naujausi tyrimai parodė, kad esant superkai šaltai, boras dar sudaro visai kitą atominę struktūrą, kuri leidžia veikti kaip superlaidininkas.
Boro istorija
Nors boro atradimas priskiriamas tiek prancūzų, tiek anglų chemikams, tyrinėjantiems borato mineralus XIX a. Pradžioje, manoma, kad grynas elemento pavyzdys nebuvo pagamintas iki 1909 m.
Tačiau boro mineralai (dažnai vadinami boratais) jau šimtmečius jau naudojami žmonėms. Pirmasis įregistruotas borakso (natūraliai natrio borato) naudojimas buvo arabų auksakalių, kurie 8-ajame amžiuje naudojo junginį kaip srautą aukso ir sidabro valymui
Taip pat įrodyta, kad žvakidės iš kiniškos keramikos, pagamintos laikotarpiu nuo 3 iki 10 a. A., Naudoja gamtinį junginį.
Šiuolaikiniai Boro naudojimo būdai
Termoizoliuoto borosilikato stiklo išradimas 1800-ųjų pabaigoje suteikė naują borato mineralų paklausos šaltinį. Naudodamiesi šia technologija, "Corning Glass Works" 1915 m. Pristatė "Pyrex" stiklo indus.
Pokario metais paraiškos dėl boro augo ir vis didėjo pramonės šakos. Buvo pradėtas naudoti boro nitridą japonų kosmetikoje, o 1951 m. Buvo sukurtas boro pluošto gamybos metodas. Pirmieji branduoliniai reaktoriai, kurie per šį laikotarpį prisijungė prie interneto, taip pat panaudojo borą savo valdymo strypuose.
Nedelsiant po Černobylio branduolinės katastrofos 1986 m. Reaktoriuje buvo išmesti 40 tonų boro junginių, siekiant padėti kontroliuoti radionuklidų išsiskyrimą.
80-ųjų pradžioje didelio stiprumo nuolatinių retųjų žemųjų magnetų kūrimas sukūrė didelę naujos šio elemento rinką.
Daugiau nei 70 metrinių tonų neodimio-geležies-boro (NdFeB) magnetų dabar gaminami kasmet visoms reikmėms, nuo elektrinių automobilių iki ausinių.
1990-ųjų pabaigoje boro plienas pradėjo naudoti automobiliuose, siekiant sustiprinti konstrukcinius elementus, tokius kaip apsauginiai barai.
Boro gamyba
Nors žemės plutoje yra daugiau kaip 200 įvairių borato mineralų rūšių, tik keturiose yra daugiau kaip 90 proc. Komercinio boro ir boro junginių išgavimo: tinkalio, kernito, kolemanito ir uleksito.
Norint gauti palyginti gryną boro miltelių formą, boro oksidas, esantis mineralinėje medžiagoje, kaitinamas magnio arba aliuminio srautu. Sumažėjimas gamina elementinius boro miltelius, kurie yra maždaug 92 proc. Gryni.
Grynas boras gali būti gaminamas dar labiau sumažinant boro halogenidus vandeniliu esant aukštesnei kaip 1500 C (2732 F) temperatūrai.
Aukšto grynumo boras, reikalingas puslaidininkiams, gali būti pagamintas dislokuojant diboraną esant aukštai temperatūrai ir auginant monokristalius zonų lydymu arba Czolchralski metodu.
Boro paraiškos
Nors per metus kasmet išgaunama daugiau nei 6 milijonai metrinių tonų boro turinčių mineralų, didžioji dalis šio kiekio sunaudojama boratų druskos, pvz., Boro rūgšties ir boro oksido, ir labai mažai jų yra paverčiama elementine boru. Iš tikrųjų kasmet sunaudojama tik apie 15 metrinių tonų elementinio boro.
Boro ir boro junginių naudojimo plotis yra labai platus. Kai kurie įvertina, kad įvairiais būdais yra daugiau kaip 300 skirtingų elementų galutinio naudojimo.
Penkios pagrindinės paskirties yra:
- Stiklas (pvz., Termiškai stabilus borosilikatinis stiklas)
- Keramika (pvz., Plytelių glazūra)
- Žemės ūkis (pvz., Boro rūgštis skystose trąšose).
- Plovikliai (pvz., Natrio perboratas skalbinių ploviklyje)
- Balikliai (pvz., Buitiniai ir pramoniniai dėmių valikliai)
Boro metalurgijos programos
Nors metalo boro naudojimas yra labai mažas, elementas yra labai vertinamas daugelyje metalurgijos sričių. Pašalinus anglį ir kitas priemaišas, nes ji susimaišo su geležimi, nedidelis boro kiekis - tik kelios milijono plieno dalys gali pagaminti keturis kartus stipresnį už vidutinį didelio stiprumo plieną.
Elemento gebėjimas ištirpinti ir pašalinti metalo oksido plėvelę taip pat idealiai tinka suvirinimo srautams. Boro trichloridas pašalina nitridus, karbidus ir oksidą iš išlydyto metalo. Dėl to boro trichloridas naudojamas aliuminio, magnio, cinko ir vario lydiniams gaminti.
Metalurgijos miltelių srityje metalo boridai padidina laidumą ir mechaninį stiprumą. Geležies produktuose jų egzistavimas padidina atsparumą korozijai ir kietumą, o titano lydiniams, naudojamiems reaktyviose rėmuose ir turbinų dalyse, padidėja mechaninis stipris.
Boro pluoštai, kurie yra pagaminti dengiant hidrido elementą volframo vielai, yra stiprios, lengvos konstrukcinės medžiagos, tinkamos naudoti kosminėje erdvėje, taip pat golfo lazdos ir didelio tempimo juostos.
Boro įtraukimas į NdFeB magnetą yra labai svarbus didelės stiprybės nuolatinių magnetų, naudojamų vėjo turbinose, elektros varikliuose ir daugelyje elektronikos, funkcijai.
Boro polinkis į neutronų absorbavimą leidžia jį naudoti branduolinio valdymo strypuose, spinduliuotės skyduose ir neutronų detektoriuose.
Galiausiai boro karbidas, trečia, labiausiai žinoma medžiaga, yra naudojamas įvairių šarvų ir neperšaunamų liemenių gamyboje, taip pat abrazyvinės medžiagos ir susidėvėjimo dalys.
Šaltiniai:
Chemikoulas. Boras
URL: http://www.chemicool.com/elements/boron.html
USGS. Mineralai Informacija. Boras
URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/boron/