Bor (prvek)

Z Multimediaexpo.cz

(Přesměrováno)
Bor
Bor
Atomové číslo5
Stabilní izotopy10,11
Relativní atomová hmotnost10,811 amu
Elektronová konfigurace1s2 2s2 2p1
SkupenstvíPevné
Teplota tání2 076 °C, (2 349 K)
Teplota varu3 927 °C, (4 200 K)
Elektronegativita (Pauling) 2,04
Hustota 2,34 g/cm3
Hustota při teplotě tání2,08 g/cm3
Registrační číslo CAS7440-42-8

Bor, chemická značka B, (lat. Borum) je nejlehčím z řady prvků III. hlavní skupiny prvků v periodické tabulce prvků, svými vlastnostmi leží na hranici mezi kovy a nekovy.

Obsah

Základní fyzikálně - chemické vlastnosti

Bor patří mezi polokovové prvky s vysokým bodem tání i varu. Vyskytuje se ve dvou modifikacích – amorfní a kovové. Kovová modifikace patří mezi velmi tvrdé látky – dosahuje hodnoty 9,3 v Mohsově stupnici tvrdosti.

Byl izolován roku 1808 sirem Humphry Davyem, Gay-Lusacem a L. J. Thénardem v nepříliš vysoké čistotě a teprve roku 1824 ho Jakob Berzelius označil za samotný prvek.

Výroba a výskyt v přírodě

Elementární bor lze připravit redukcí oxidu boritého kovovým hořčíkem nebo hliníkem.

př.: B2O3 + 3Mg → 2B + 3MgO

Pro zisk velmi čistého polokovu se využívá redukce vodíkem. Příprava čistého boru je náročná a obtížná procedura. Čistý bor se v praxi používá minimálně.

2BBr3 + 3H2 → 2B + 6HBr

Používá se také elektrolytická výroba boru, a sice elektrolýza roztavených boritanů

Elementární bor se v přírodě prakticky nevyskytuje a setkáváme se s ním pouze ve sloučeninách. Největší světová naleziště surovin boru leží v USA, Peru, Tibetu a Turecku. Sloučeniny boru jsou v malém množství obsaženy i v mořské vodě (v koncentraci přibližně 5 mg/l) a v některých minerálních pramenech. Kyselina boritá je obvykle přítomna v sopečných plynech, z nichž může být získávána.

V rostlinách je bor mikrobiogenním prvkem. Jako ostatní minerály je přijímán z vody v půdě, ale jako jediný nikoli ve formě iontů, ale jako elektroneutrální kyselina boritá H3BO3. Bor zodpovídá za interakce pektinů a hemicelulóz. Je limitujícím prvkem pro klíčení pylové láčky.

Sloučeniny a využití

Borax
  • Bor se využívá ve sklářství jako přísada do skelných vláken a borokřemičitanových skel, a sice pro jejich vysokou tepelnou odolnost, dále v keramice k výrobě emailů a glazur. Uplatňuje se při výrobě mýdel a detergentů, v metalurgii neželezných kovů a žáruvzdorných materiálů.
  • Jeho jedinečné jaderné využití je založeno na velkém účinném průřezu izotopu 10B vůči termálním neutronům a je výhodné i proto, že produkty reakce jsou stálé neradioaktivní Li a He. Takto se využívá bor, podobně jako berylium, k výrobě tzv. řídicích tyčí v reaktorech a neutronových zrcadel v jaderných reaktorech.
  • Boridy jsou sloučeniny boru s kovy. Existuje široká škála boridů s různou stechiometrií a krystalickou strukturou. Tyto sloučeniny vykazují často velmi zajímavé vlastnosti. Jsou to mimořádně vodivé, tvrdé, žáruvzdorné, chemicky netečné a netěkavé materiály s vysokými teplotami tání. Příkladem mohou být mimořádně vodivé diboridy Zr, Hf, Nb a Ta, které tají vesměs až nad 3000 °C. TiB2 má tepelnou a elektrickou vodivost 5× vyšší než kovový Ti. borid zirkonia ZrB2 dokonce 10x vyšší. Boridy TiB2, ZrB2 a CrB2 našly uplatnění jako materiál na lopatky turbín, vnitřní povrchy spalovacích komor a raketových trysek. Schopnosti odolávat roztaveným kovům se využívá při výrobě vysokoteplotních reakčních nádob. Najdeme je i v jaderných elektrárnách jako neutronové štíty a kontrolní tyče v reaktorech. Borid hořečnatý Mg2B3 patří mezi velmi perspektivní materiály z hlediska vývoje supravodičů. Má vysokou hodnotu kritické teploty. Boridy fosforu a arsenu jsou slibné vysokoteplotní polovodiče.
  • Nitrid boritý je málo reaktivní, velmi stálá látka, která má podobnou strukturu jako grafit. V současné době patří spolu s diamantem k nejtvrdším známým látkám. V současné době jsou k dispozici technologické procesy pro pokrytí kovových povrchů tímto nitridem a kovoobráběcí nástroje s tímto povlakem jsou výrazně tvrdší a a dlouhodobě odolnější.
  • Velmi tvrdým materiálem je také karbid boru B4C, používaný jako brusivo a leštič kovů. Dále ho najdeme v obložení brzd a spojek, je materiálem v neprůstřelných vestách a ochranných štítech bojových letadel.
  • Sloučeniny boru s vodíkem se nazývají borany. Jsou to obvykle značně reaktivní látky, které slouží pro přípravu celé řady dalších sloučenin. Přikladem může být borohydrid lithný LiBH4, který se používá jako mimořádně silné redukční činidlo a zdroj nascentního vodíku. Nejznámějším a nejjednodušším boránem je diboran B2H6, samozápalný plyn o bodu varu −92,5 °C. Vyšší borany mají za normálních podmínek pevné skupenství a jsou stálejší vůči hydrolytickému rozkladu.
  • Kyselina trihydorenboritá H3BO3 je slabá kyselina tvořící šupinkové průhledné krystalky. Je dobře rozpustná ve vodě a ve farmacii se spolu se svými solemi používá k ošetřováni očních chorob. Další uplatnění nacházejí boritany při přípravě přípravků pro impregnaci dřeva. Vyrábí se rozkladem boraxu kyselinami a může vzniknou také silně exotermickou reakcí oxidu boritého B2O3 s vodou.
  • Bor a jeho sloučeniny barví plamen intenzivně zeleně. Tento jev se uplatňuje při přípravě směsí pro pyrotechnické účely a v analytické chemii slouží jako důkaz přítomnosti v boru v analyzovaném vzorku.
  • Patrně nejznámější a v běžné praxi nejpoužívanější sloučeninou boru je borax neboli dekahydrát tetraboritanudisodného Na2B4O7 · 10H2O (viz obrázek). Jeho správnější složení ale vystihuje název oktahydrát tetrahydroxotetraboritanu disodného, vzorcem Na2[B4O5(OH)4].8H2O. Bezvodý borax se velmi často uplatňuje v metalurgii, kde tavenina boraxu překrývá roztavený kov a funguje jako ochranný prvek proti oxidaci zpracovávané slitiny. V analytické chemii je směs boraxu s uhličitanem sodným univerzálním tavidlem, používaným pro rozklady geologických a dalších obtížně rozpustných vzorků. Déle se využívá při pájení kovů plamenem (mosazi, Cu, bronzu), při výrobě smaltovaného nádobí (jako ochranný prvek proti oxidaci zpracovávané slitiny) a speciálních optických skel.
  • Významné místo patří sloučeninám boru ve sklářském a keramickém průmyslu. Tzv. borosilkátová skla se vyznačují vysokou tepelnou odolností a pod označením Pyrex (u nás Simax) slouží k výrobě chemického i kuchyňského nádobí. V keramice naléza bor uplatnění především jako složka glazur.
  • NaBO2.H2O2.10H2O, peroxotrihydrát tetraboritanu disodného, se využivá jako oxidačního činidla s bělícími účinky v textilním průmyslu, protože ve vodném roztoku uvolňuje peroxid vodíku H2O2

Literatura

  • Cotton F.A., Wilkinson J.:Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973
  • Holzbecher Z.:Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
  • Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961
  • N. N. Greenwood - A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9

Reference

  1. ↑ http://server.ipp.cas.cz/~vwei/fusion/fusion_c.htm

Externí odkazy


Commons nabízí fotografie, obrázky a videa k tématu
Bor (prvek)
Citováno z „http://ww.multimediaexpo.cz/mmecz/index.php/Bor_(prvek)“