Bor

Odkrywca: J. L. Gay-Lussac, L.J. Thenard we Francji oraz Sir Humphry Davy w Anglii  w roku 1808.

Nazwa wywodzi się z języka arabskiego buraq oznacza biały.

Zawartość boru w skorupie ziemskiej wynosi 5 × 10-4 % atomowych. Ciekawostką jest, że ciężar atomowy boru pochodzącego z Europu, Azji czy Afryki wynosi 10,811, a pochodzącego z Ameryki - 10,84, co wynika z różnicy w składzie izotopowym próbek pierwiastka. Głównymi minerałami tego pierwiastka są: boraks - Na2B4O7.10H2O, kernit - Na2B4O7.4H2O, kolemanit - Ca2B6O11.5H2O, boracyt - Mg6B14O26Cl2. Woda morska zawiera około 0,2g boru w 1 m3. Jest twardym, kruchym, półmetalicznym pierwiastkiem. Czysty krystaliczny bor ma barwę czarnoszrą, a w formie bezpostaciowej jest brunatnym proszkiem bez smaku i zapachu. Znane są trzy odmiany alotropowe boru: romboedryczna odmiany a i ß oraz odmiana tetragonalna. Podstawową jednostką strukturalną we wszystkich odmianach jest dwudziestościan zbudowany z 12 atomów boru. Otrzymywanie czystego pierwiastka jest trudne. Stosuje się np. redukcję tlenku boru metalicznym magnezem:

B2O3 + 3Mg -> 2B + 3MgO

ale otrzymywany produkt zawiera jedynie 98% boru. Bardziej czysty produkt otrzymuje się przez redukcję chlorku lub bromku boru wodorem czy też rozkład termiczny jodku. W warunkach normalnych bor jest mało aktywny, ale jego aktywność jest uzależniona od czystości i stopnia krystaliczności próbki. Bezpośrednio reaguje tylko z fluorem. Dopiero w wyższych temperaturach reaguje z tlenem, siarką i chlorem czy azotem. Bor i jego związki barwią płomień palnika na zielono.

Ciekawą właściwość ma kwas borowy, który w wodzie nie odszczepia protonu, a przyłącza jon OH- z wody:

H3BO3 + HOH -> [B(OH)4]- + H+

Stopiony boraks  rozpuszcza z charakterystycznym zabarwieniem liczne tlenki metali. Przykładowo: chrom barwi go na zielono, mangan na fioletowo, kobalt na niebiesko. Ta cecha stopionego boraksu jest wykorzystywana w chemii analitycznej.

Związki boru z azotem o wzorze BN, pod względem budowy i właściwości fizycznych stanowią analogi grafitu i diamentu. W bezpośredniej reakcji tych dwóch pierwiastków powstaje analog grafitu. W wyższej temperaturze i pod ciśnieniem 60000 do 80000 atm. otrzymuje się analog diamentu minimalnie tylko ustępujący mu pod względem twardości. Innym związkiem boru z azotem jest borazol - czyli nieorganiczny benzen. Można go otrzymać w reakcjach:

3LiBH4 + NH4Cl -> B3N3H6 + 3LiCl + 9H2

3BCl3 +  3NH4Cl -> 2B3N3H6 + 9HCl

I jeszcze jedna klasa związków boru, na którą warto zwrócić uwagę. Są to połączenia z wodorem. Występują one w postaci związków o ogólnym wzorze BnH4+n lub BnHn+6. W stanie wolnym nie występuje BH3. Podobnie jak węglowodory są one gazami, cieczami lub ciałami stałymi w zależności od ilości atomów boru. I analogicznie jak węglowodory ulegają całemu szeregowi reakcji chemicznych.  Badania nad borowodorami prowadził niemiecki chemik Alfred Stock (1876 - 1946). Znalazły one zastosowanie jako dodatek do paliw rakietowych.

Bor stosuje się jako dodatek przy produkcji szkieł, w przemyśle włókienniczym do zapraw farbiarskich i do garbowania skór. Boraks znajduje zastosowanie do zmiękczania wody, a kwas borowy znany jest jako substancja antyseptyczna. Węglik boru (B4C) stosuje się jako materiał do wyrobu narzędzi oraz jako materiał pochłaniający neutrony w energetyce jądrowej. Amorficzny bor używany jest jako barwnik do flar i rakiet sygnałowych - nadaje on płomieniowi zieloną barwę. Ponadto bor spełnia istotną rolę jako mikroelement w procesach życiowych. Jego źródłem są mleko krowie i żółtka jajek kurzych. Jednak jego nadmiar w organizmie jest szkodliwy.
Konfiguracja elektronowa He 2s2p1
Masa atomowa 10,81
Izotopy 10B (19,57%); 11B (80,43%)
Temperatura topnienia 2500K
Temperatura wrzenia 2820K (sublimacja)
Promień atomowy [pm] 83
Promień jonowy Be3+ 25
Energia jonizacji [kJ×mol-1] 800,6 B -> B+ + e
2427,0 B+ -> B2+ + e
3659,8 B2+ -> B3+ + e
Elektroujemność 2,04 (Pauling); 4,29 eV (absolutna)

Poprzednia Pierwiastki Następna