Bor (element)

Izvor: Wikipedija
Skoči na: orijentacija, traži
Bor
Osnovna svojstva

Kemijski element
Simbol
Atomski broj

Bor
B
5
Kemijska skupina polumetali
Grupa, perioda, Blok 13, 2, p
Izgled blistavo crna ili smeđa krutina
Boron mNACTEC.jpg
Gustoća1 2340 kg/m3
Tvrdoća 49000 MPa (HV), 9,3 (Mohsova skala)
Specifični toplinski kapacitet (cp ili cV)2

(25 °C) 11,087 J mol–1 K–1

Talište 2076 °C
Vrelište3 3927 °C
Toplina taljenja 50,2 kJ mol-1
Toplina isparivanja 480 kJ mol-1

1 pri standardnom tlaku i temperaturi
2 pri konstantnom tlaku ili volumenu
3 pri standardnom tlaku

Atomska svojstva
Atomska masa 10,811(7)
Elektronska konfiguracija [He] 2s22p1

Bor je kemijski element koji u periodnom sustavu elemenata nosi simbol B, atomski (redni) broj mu je 5, a atomska masa mu iznosi 10,811(7).

Povijest[uredi VE | uredi]

Bor je ime dobio po arapskoj riječi buraq ili perzijskoj riječi burah, koje označavaju mineral boraks.

Spojevi bora poznati su tisućama godina, te su se koristili u proizvodnji glazura, te u metalurgiji.

1808. godine u nečistom stanju izolirali su ga Sir Humphry Davy, Joseph Louis Gay-Lussac i Louis Jacques Thénard redukcijom ortoborne kiseline kalijem. Kao poseban element prepoznao ga je Jöns Jakob Berzelius 1824. godine.

Prvi čisti uzorak bora izolirao je američki kemičar W. Weintraub 1909. godine.

Svojstva[uredi VE | uredi]

Elementarni bor može postojati u kristaliziranom i amorfnom obliku.

Kristalizirani bor[uredi VE | uredi]

Izuzetno je tvrd oblik bora. Tvrdoća mu je veća od tvrdoće karborunda. Kemijski je izuzetno inertna tvar, tako da ga od kiselina, mogu otopiti samo vruće i koncentrirane dušična i sumporna kiselina. Polagano ga otapa i rastaljeni natrijev hidroksid, ali tek iznad 500 °C.

Slab je vodič električne struje. Električna vodljivost povećava mu se s porastom temperature.

Amorfni bor[uredi VE | uredi]

Amorfni bor u epruveti

Relativno je reaktivan oblik. Zagrijan u atmosferi zraka, zapali se na 700 °C, te gori dajući borov(III) oksid:

4 B(s) + 3 O2(g) → 2 B2O3(s)

Amorfni bor u prahu vrlo je jak reducens.

Otapaju ga koncentrirana sumporna, te koncentrirana dušična kiselina:

B(s) + 3 HNO3 → H3BO3 + 3 NO2(g)

Ukoliko se na zraku tali s alkalijskim hidroksidom, nastaju odgovarajući alkalijski borati.


Rasprostranjenost[uredi VE | uredi]

Bor spada u rijetke elemente koji su široko rasprostranjeni po Zemljinoj površini. U Zemljinoj kori nazočan je u masenom udjelu od oko 0.0003%. Veće količine nalaze se uglavnom u Sjevernoj i Južnoj Americi, te u Indiji.

Bor nikada ne dolazi u elementarnom obliku, već je vezan u spojeve, uglavnom u obliku poliborata, primjerice kao boraks, kernit i kolemanit.


Dobivanje[uredi VE | uredi]

Elementarni bor vrlo se teško dobiva. Polazna tvar jest boraks, od koje se dobije ortoborna kiselina, a zatim borov(III) oksid.

Oksid se zatim reducira magnezijem ili natrijem na povišenoj temperaturi:

B2O3(s) + 3 Mg(s) → 2 B(s) + 3 MgO(s)

Dobiveni bor je crn i vjerojatno amorfan prah.

Dobivanje kristalnog bora zahtijeva preradu boraksa do bromida, koji se zatim skupa s vodikom pušta preko tantalove žice usijane na temperaturu od 1100-1300 °C:

2 BBr3(g) + 3 H2(g) → 2 B(s) + 6 HBr(g)


Spojevi[uredi VE | uredi]

Bor čini spojeve stupnja oksidacije +1, +2 i +3, te spojeve različitih negativnih stupnjeva.


Izotopi[uredi VE | uredi]

Bor ima dva stabilna izotopa:

  • 10B (0.199%)
  • 11B (0.801%)


Uporaba[uredi VE | uredi]

Staklo i keramika[uredi VE | uredi]

Bor se koristi za proizvodnju borosilikatnog stakla (Duran, Pyrex), snažnih i lakih materijala za kompozite u aeronautici, te sportske opreme kao što su štapovi za pecanje i palice za golf.

Industrija poluvodiča[uredi VE | uredi]

Borom se dopiraju silicij, germanij i silicijev karbid. Za to se koriste oksid, bromid ili fluorid bora, te diboran.

Novi materijali[uredi VE | uredi]

Za uporabu u štitovima za tenkove i pancirna odijela, koristi se borov karbid, koji se dobiva redukcijom oksida uz pomoć ugljika na visokoj temperaturi u električnim pećima:

2 B2O3(s) + 7 C(s) → B4C(s) + 6 CO(g)

Magnezijev diborid koristi se kao visokotemperaturni supravodič (39 K) u supravodljivim magnetima.

Elementarni bor koristi se za proizvodnju neodimijskih magneta (Nd2Fe14B) koji su najjači trajni magneti.

Bor se također koristi u proizvodnji supertvrdih materijala, kao što su heterodijamant, borov nitrid, renijev diborid, titanov diborid, cirkonijev diborid i drugi.

Moderiranje nuklearnog reaktora[uredi VE | uredi]

U nekim tipovima nuklearnih reaktora koristi se otopina ortoborne kiseline čijom se promjenom koncentracije sporo mijenja brzina nuklearnih reakcija.

Kemijska industrija[uredi VE | uredi]

Kristali boraksa

Boraks se u velikim količinama koristi u proizvodnji fiberglasa, detergenata s perboratima, te se dodaje tamo gdje je potrebno spriječiti koroziju. Ortoborna kiselina koristi se kao antiseptik, a ima i antifungalna i antiviralna svojstva. Odavno se koristi kao insekticid. Trietilboran se koristi za paljenje nekih turbomlaznih motora, kao inicijator reakcija s radikalima, te za proizvodnju tvrdih i tankih filmova s ugljikom, borom, silicijem i dušikom.

Neki spojevi bora eksperimentalni su lijekovi za tretiranje artritisa.

U kemijskoj analitici koristi se za određivanje metala uz pomoć tzv. boraksove biserke, a amorfni bor koristi se u pirotehničkim smjesama zato jer daje zeleni plamen.


Biološka uloga[uredi VE | uredi]

Velike koncentracije bora otrovne su za čovjeka i većinu životinja.

Bor je esencijalni element za biljke. Kod štakora, potreban je kao element u ultraniskim koncentracijama, a u istim količinama vjerojatno je potreban i drugim sisavcima. Fiziološka uloga mu je gotovo nepoznata.