硼

康熙字典

化學(xué)元素解釋?zhuān)?

簡(jiǎn)介

硼，一種化學(xué)元素。1808年法國(guó)化學(xué)家蓋·呂薩克和泰納爾分別用金屬鉀還原硼酸制得單質(zhì)硼。硼在地殼中的含量為0.001%。天然硼有2種同位素：硼10和硼11，其中硼10最重要。 硼的應(yīng)用比較廣泛。硼與塑料或鋁合金結(jié)合，是有效的中子屏蔽材料;硼鋼在反應(yīng)堆中用作控制棒;硼纖維用于制造復(fù)合材料等。

物理性質(zhì)

硼為黑色或銀灰色固體。晶體硼為黑色，熔點(diǎn)約2300°C，沸點(diǎn)2550°C，密度2.34克/厘米³，硬度僅次于金剛石，較脆。

硼在室溫下比較穩(wěn)定，即使在鹽酸或氫氟酸中長(zhǎng)期煮沸也不起作用。硼能和鹵組元素直接化合，形成鹵化硼。硼在600～1000°C可與硫、錫、磷、砷反應(yīng);在1000～1400°C與氮、碳、硅作用，高溫下硼還與許多金屬和金屬氧化物反應(yīng)，形成金屬硼化物。這些化合物通常是高硬度、耐熔、高電導(dǎo)率和化學(xué)惰性的物質(zhì)，常具有特殊的性質(zhì)。

元素原子量：10.81

元素類(lèi)型：非金屬

原子序數(shù)：5

核電荷數(shù)：5

核內(nèi)質(zhì)子數(shù)：5

核外電子數(shù)：5

元素符號(hào)：B

相對(duì)原子質(zhì)量：10.81

質(zhì)子相對(duì)質(zhì)量：5.035

所屬周期：2

所屬族數(shù)：IIIA

摩爾質(zhì)量：11g

相對(duì)密度：2.34

外圍電子排布：2s2 2p1

核外電子排布：2,3

顏色和狀態(tài)：固體

原子半徑：1.17

常見(jiàn)化合價(jià)： 3

硼 - 發(fā)現(xiàn)過(guò)程

1702年法國(guó)醫(yī)生霍姆貝格首先從硼砂制得硼酸，稱(chēng)為salsedativum，即鎮(zhèn)靜鹽。1741年法國(guó)化學(xué)家帕特指出，硼砂與硫酸作用除生成硼酸外，還得到硫酸鈉。1789年拉瓦錫把硼酸基列入元素表。1808年英國(guó)化學(xué)家戴維和法國(guó)化學(xué)家蓋呂薩克、泰納用鉀還原硼酸而制得硼。

化學(xué)性質(zhì)

在室溫下無(wú)定形硼在空氣中緩慢氧化，在800℃左右能自燃。硼與鹽酸或氫氟酸，即使長(zhǎng)期煮沸，也不起作用。它能被熱濃硝酸和重鉻酸鈉與硫酸的混合物緩慢侵蝕和氧化。過(guò)氧化氫和過(guò)硫酸銨也能緩慢氧化結(jié)晶硼。上述試劑與無(wú)定形硼作用激烈。與堿金屬碳酸鹽和氫氧化物混合物共熔時(shí)，所有各種形態(tài)的硼都被完全氧化。氯、溴、氟與硼作用而形成相應(yīng)的鹵化硼。約在600℃硼與硫激烈反應(yīng)形成一種硫化硼的混合物。硼在氮或氨氣中加熱到1000℃以上則形成氮化硼，溫度在1800-2000℃是硼和氫仍不發(fā)生反應(yīng)，硼和硅在2000℃以上反應(yīng)生成硼化硅。在高溫時(shí)硼能與許多金屬和金屬氧化物反應(yīng)，生成金屬硼化物。

發(fā)現(xiàn)

約公元前200年，古埃及、羅馬、巴比倫曾用硼沙制造玻璃和焊接黃金。1808年法國(guó)化學(xué)家蓋·呂薩克和泰納爾分別用金屬鉀還原硼酸制得單質(zhì)硼。直至1981年，人們才認(rèn)識(shí)到硼不僅是植物，而且是動(dòng)物合人類(lèi)所必須的元素。當(dāng)時(shí)報(bào)道的一項(xiàng)早期研究結(jié)果提示了硼的必要性，在這項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，給雛雞喂飼維生素D不足但并不完全缺乏的飼料時(shí)，硼能夠改善其骨骼鈣化。

制取

硼的氧化物用活潑金屬熱還原;

用氫還原硼的鹵化物;

用碳熱還硼砂;

電解熔融硼酸鹽或其他含硼化合物;熱分解硼的氫化合物上述方法所得初產(chǎn)品均應(yīng)真空除氣或控制鹵化，才可制得高純度的硼。

食物來(lái)源

黃豆、葡萄干、杏仁、花生、榛子、棗、葡萄酒、蜂密，酒類(lèi)，例如蘋(píng)果酒和啤酒。

用途

硼礦是一種用途廣泛的化工原料礦物。

硼主要用于冶金(如為了增加鋼的硬度)生產(chǎn)硼砂和硼酸以及元素硼，及核子學(xué)中;因?yàn)樗罩凶幽芰?qiáng)。由于硼在高溫時(shí)特別活潑，因此被用來(lái)作冶金除氣劑、鍛鐵的熱處理、增加合金鋼高溫強(qiáng)固性，硼還用于原子反應(yīng)堆和高溫技術(shù)中。棒狀和條狀硼鋼在原子反應(yīng)堆中廣泛用作控制棒。由于硼具有低密度、高強(qiáng)度和高熔點(diǎn)的性質(zhì)，可用來(lái)制作導(dǎo)彈的火箭中所用的某些結(jié)構(gòu)材料。硼的化合物在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、玻璃工業(yè)等方面用途很廣。

因此，硼資源的開(kāi)發(fā)、利用，對(duì)于現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，具有越來(lái)越重要的作用。

硼在半導(dǎo)體工業(yè)大量用作摻雜物，同時(shí)硼的化合物在殺蟲(chóng)劑、防腐劑的制造中也有著重要的地位。硼還是植物的必需營(yíng)養(yǎng)元素。

硼烷可以作為火箭的高能燃料。

硼酸(H3BO3)是有防腐性能的弱酸。

硼化鎂在一定程度的低溫會(huì)變成超導(dǎo)體。

氮化硼可以作為工業(yè)上的固體潤(rùn)滑劑，被稱(chēng)為“白色石墨”;有趣的是，氮化硼和石墨類(lèi)似，具有一種堅(jiān)硬的同分異構(gòu)體，其硬度僅次于鉆石。

資源

世界上含硼礦物很多，根據(jù)含硼礦物的化學(xué)組成，可將其分為三類(lèi)：硼硅酸鹽礦物、硼鋁硅酸鹽礦物和硼酸鹽礦物。

其中，硼硅酸鹽礦物主要是硅鈣硼石和賽黃晶;硼鋁硅酸鹽礦物主要有電氣石和斧石。這兩類(lèi)硼礦物中，除了硅鈣硼石尚具有工業(yè)價(jià)值外，其他或是難以加工，或因未大量聚集成工業(yè)礦床而意義不大。目前，作為硼工業(yè)原料的主要是第三類(lèi)——硼酸鹽礦物。這類(lèi)礦物有100多種，但作為工業(yè)硼資源開(kāi)發(fā)利用的僅有10余種，如天然硼砂、遂安石、硼鎂石、硬硼鈣石、天然硼酸、鈉硼解石、柱硼鎂石等。