Бор-11

Бор-11
Бор(B)
Атомный номер 5
Внешний вид простого вещества Твёрдый, хрупкий,
блестяще-чёрный. полуметалл
Свойства атома
Атомная масса
(молярная масса)
10.811 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома 98 пм
Энергия ионизации
(первый электрон)
800.2(8.29) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация [He] 2s2 2p1
Химические свойства
Ковалентный радиус 82 пм
Радиус иона 23 (+3e) пм
Электроотрицательность
(по Полингу)
2.04
Электродный потенциал
Степени окисления 3
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность 2.34 г/см³
Удельная теплоёмкость 1.025 Дж/(K·моль)
Теплопроводность 27.4 Вт/(м·K)
Температура плавления 2573 K
Теплота плавления 23.60 кДж/моль
Температура кипения 3931 K
Теплота испарения 504.5 кДж/моль
Молярный объём 4.6 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки ромбоэдрическая
Период решётки 8.730 Å
Отношение c/a 0.576
Температура Дебая 1250.00 K
B 5
10,811
2s²2p1
Бор

Бор — химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 5.

Содержание

История и происхождение названия

Впервые получен в 1808 году французскими физиками Ж. Гей-Люссаком и Л. Тенаром нагреванием борного ангидрида ~B_2O_3 с металлическим калием.

Получение

Наиболее чистый бор получают пиролизом бороводородов. Такой бор используется для производства полупроводниковых материалов и тонких химических синтезов.

1. Метод металлотермии (чаще восстановление магнием или натрием):

\mathrm{B_2O_3 + 3 \ Mg \longrightarrow 3 \ MgO + 2 \ B}

\mathrm{KBF_4 + 3 \ Na \longrightarrow 3 \ NaF + \ KF + \ B}

2. Термическое разложение паров бромида бора на раскаленной (1000—1200°С) танталовой проволоке в присутствии водорода:

\mathrm{2BBr_3 + 3 \ H_2 \longrightarrow 2 \ B + 6 \ HBr}

Физические свойства

Чрезвычайно твёрдое вещество (уступает только алмазу, нитриду углерода, нитриду бора (боразону), карбиду бора, сплаву бор-углерод-кремний, карбиду скандия-титана). Обладает хрупкостью и полупроводниковыми свойствами (широкозонный полупроводник).

Химические свойства

По многим физическим и химическим свойствам неметалл бор напоминает кремний.

Химический бор довольно инертен и при комнатной температуре взаимодействует только со фтором:

\mathrm{2B + 3 \ F_2 \longrightarrow 2 \ BF_3 \uparrow}.

При нагревании бор реагирует с другими галогенами с образованием тригалогенидов, с азотом образует нитрид бора BN, с фосфором — фосфид BP, с углеродом — карбиды различного состава (B4C, B12C3, B13C2). При нагревании в атмосфере кислорода или на воздухе бор сгорает с большим выделением теплоты, образуется оксид B2O3:

\mathrm{4B + 3 \ O_2 \longrightarrow 2 \ B_2O_3}

С водородом бор напрямую не взаимодействует, хотя известно довольно большое число бороводородов (боранов) различного состава, получаемых при обработке боридов щелочных или щелочноземельных металлов с кислотой:

\mathrm{Mg_3B_2 + 6 \ HCl \longrightarrow \ B_2H_6 \uparrow + 3 \ MgCl_2}

При сильном нагревании бор проявляет восстановительные свойства. Он способен, например, восстановить кремний или фосфор из их оксидов:

\mathrm{3SiO_2 + 4 \ B \longrightarrow 3 \ Si + 2 \ B_2O_3}

\mathrm{3P_2O_5 + 10 \ B \longrightarrow 5 \ B_2O_3 + 6P}

Данное свойство бора можно объяснить очень высокой прочностью химических связей в оксиде бора B2O3.

При отсутствии окислителей бор устойчив к действию растворов щелочей. В горячей азотной, серной кислотах и в царской водке бор растворяется с образованием борной кислоты ~H_3BO_3 .

Оксид бора ~B_2O_3 — типичный кислотный оксид. Он реагирует с водой с образованием борной кислоты:

\mathrm{B_2O_3 + 3 \ H_2O \longrightarrow 2 \ H_3BO_3}

При взаимодействии борной кислоты со щелочами возникают соли не самой борной кислоты — бораты (содержащие анион BO33-), а тетрабораты, например:

\mathrm{4H_3BO_3 + 2 \ NaOH \longrightarrow \ Na_2B_4O_7 + 7 \ H_2O}

Применение

Элементарный бор

Бор (в виде волокон) служит упрочняющим веществом многих композиционных материалов.

Также бор часто используют в электронике для изменения типа проводимости кремния.

Бор применяется в металлургии в качестве микролегирующего элемента, значительно повышающего прокаливаемость сталей.

Соединения бора

Карбид бора применяется в компактном виде для изготовления газодинамических подшипников.

Пербораты / пероксобораты (содержат ион [B2(O2)2(OH)4]2-) Технический продукт содержит до 10,4 % «активного кислорода», на их основе производят отбеливатели, «не содержащие хлор» («персиль», «персоль» и др.).

Отдельно также стоит указать на то что сплавы бор-углерод-кремний обладают сверхвысокой твёрдостью и способны заменить любой шлифовальный материал (кроме нитрида углерода, алмаза, нитрида бора по микротвёрдости), а по стоимости и эффективности шлифования (экономической) превосходят все известные человечеству абразивные материалы.

Сплав бора с магнием (диборид магния MgB2) обладает, на данный момент, рекордно высокой критической температурой перехода в сверхпроводящее состояние среди сверхпроводников первого рода [1]. Появление вышеуказанной статьи стимулировало большой рост работ по этой тематике [2].

Борная кислота (H3BO3) широко применяется в атомной энергетике в качестве поглотителя нейтронов в ядерных реакторах типа ВВЭР (PWR) на «тепловых» («медленных») нейтронах. Благодаря своим нейтронно-физическим характеристикам и возможности растворяться в воде, применение борной кислоты делает возможным плавное (не ступенчатое) регулирование мощности ядерного реактора путем изменения ее концентрации в теплоносителе — так называемое «борное регулирование».

Бороводороды и борорганические соединения

Ряд органических производных бора (бороводороды) являются чрезвычайно эффективными ракетными топливами (диборан(B2H4), пентаборан, тетраборан и др.), а некоторые полимерные соединения с водородом и углеродом являются чрезвычайно стойкими к химическим воздействиям и высоким температурам, например широко известный пластик Карборан-22.

Биологическая роль

Бор — важный микроэлемент, необходимый для нормальной жизнедеятельности растений. Недостаток бора останавливает их развитие, вызывает у культурных растений различные болезни. В основе этого лежат нарушения окислительных и энергетических процессов в тканях, снижение биосинтеза необходимых веществ. При дефиците бора в почве в сельском хозяйстве применяют борные микроудобрения (борная кислота, бура и другие), повышающие урожай, улучшающие качество продукции и предотвращающие ряд заболеваний растений.

Роль бора в животном организме не выяснена. В мышечной ткани человека содержится (0,33—1)•10 – 4 % бора, в костной ткани (1,1—3,3)•10 – 4 %, в крови — 0,13 мг/л. Ежедневно с пищей человек получает 1—3 мг бора. Токсичная доза — 4 г.

Примечания

  1. Superconductivity of MgB2: Covalent Bonds Driven Metallic J. M. An and W. E. Pickett Phys. Rev. Lett. 86, 4366 — 4369 (2001)
  2. http://arxiv.org/find/all/1/all:+MgB2/0/1/0/all/0/1

Ссылки


Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Бор-11" в других словарях:

  • Бор — Бор: В Викисловаре есть статья «бор» Бор (лес)  хвойный лес. Бор (элемент)  химический элемент …   Википедия

  • БОР —         (Bohr) Нильс Хенрик Давид (7.10.1885, Копенгаген, 18.11.1962, там же), датский физиктеоретик, один из создателей квантовой теории. В 1920 возглавил созданный по его инициативе Ин т теоретич. физики в Копенгагене. В 1943 45 в эмиграции в… …   Философская энциклопедия

  • БОР — муж., хим. горючее вещество, добываемое из буры и служащее основанием борной кислоте. II. БОР муж. (брать) браньё, взятие, отпуск и прием; бору нет, говорят купцы, разбору, спросу на товар. | костр., ·торг. базар, рынок, торжок; новинный бор,… …   Толковый словарь Даля

  • БОР — муж., хим. горючее вещество, добываемое из буры и служащее основанием борной кислоте. II. БОР муж. (брать) браньё, взятие, отпуск и прием; бору нет, говорят купцы, разбору, спросу на товар. | костр., ·торг. базар, рынок, торжок; новинный бор,… …   Толковый словарь Даля

  • Бор — 1. БОР, а, предлож. о боре, в бору; мн. боры, ов; м. Сосновый лес, растущий на сухом возвышенном месте. Дремучий, вековой бор. Собирать в бору бруснику. Бор шумит. ◊ С бору (да) с сосенки. Кто попало, без разбору (о случайном подборе, составе… …   Энциклопедический словарь

  • бор — 1. БОР, а, предлож. о боре, в бору; мн. боры, ов; м. Сосновый лес, растущий на сухом возвышенном месте. Дремучий, вековой бор. Собирать в бору бруснику. Бор шумит. ◊ С бору (да) с сосенки. Кто попало, без разбору (о случайном подборе, составе… …   Энциклопедический словарь

  • Бор — (borum, стар. назв. boracium и boron, последнее принято еще итеперь у англичан; хим. форм. В; атомный вес 11) не металлическийэлемент, в свободном состоянии известный в двух аллотропическихвидоизменениях: аморфном и кристаллическом. В аморфном… …   Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

  • БОР-5 — БОР 5 …   Википедия

  • БОР — • БОР (Bohr) Oгe Нильс (р. 1922), датский физик. Получил образование в Копенгагенском и Лондонском университетах. С 1956 г. преподавал физику в Копенгагенском университете. Был также директором Института теоретический физики (1963 70),… …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • бор — город, р.ц., Нижегородская обл. Известен с XIV в. Название от бор хвойный, преимущественно сосновый лес; сухое, возвышенное место, где обычно растут сосны . С 1938 г. гор. Бор. Географические названия мира: Топонимический словарь. М: АСТ.… …   Географическая энциклопедия

Книги

Другие книги по запросу «Бор-11» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.