Бор . Примеры решения задач

химический элемент, B

. (маскарэ) распространение приливной волны вверх по течению реки через устье

Нильс (1885-1962) датский физик, один из создателей современной физики, Нобелевская премия 1922

Оге (родился в 1922) датский физик, Нобелевская премия (1975, совместно с Б. Моттельсоном и Дж. Рейнуотером)

Харальд (1887-1951) дат. математик

В скандинавской мифологии отец Одина (мифическое)

Город (с 1938) в России, Нижегородская обл, на реке Волга

Город в Югославии, Сербия

Зубоврачебное сверло

Приливная волна, движущаяся с высокой скоростью против течения реки в виде водяного вала с опрокидывающимся гребнем

Сосновый лес на песчаных и каменистых почвах

Среди картин Ивана Шишкина есть «Сосновый...»

Стальное сверло, применяемое в зубоврачебной практике

Травянистое растение, семейства злаков

Хвойное дерево, разновидность сосны, вар. борика

Химический элемент

Скандинавский громовержец

По Далю это слово означает «торг, базар, рынок», но у многих людей ассоциируется с известным датчанином, а заодно и с «пятым номером»

Химический элемент, самый стойкий на разрыв

Лес с шишками

Кто из физиков создал модель атома?

Датский физик, лауреат Нобелевской премии (1975 г.)

Датский физик, лауреат Нобелевской премии (1922 г.), основоположник современной физики

Лес, который горит вместе с сыром

Роман российского писателя С. Крутилина «Апраскин...»

Пятый элемент, но не фильм Люка Бессона

. «лесной» химический элемент

Хвойный лес

Растение семейства злаков

Приливная волна

Отец бога Одина

Дремучий ельник

Физик Нильс...

Лес, где много шишек

Лес, где сосны шумят

Сосновый лес

Лес с сосенками

Кто создал модель атома?

Скопищ сосен

Елки-палки

Сверло стоматолога

Скопище сосен

Сосновый...

Загорелся сыр-...

И ученый, и сосновый

Элемент №5

Датский физик

Отец Одина

Пятый элемент, но не фильм

. «дрель» стоматолога

Лес, горящий вместе с сыром

Пятый элемент

Лес повышенной колючести

Нильс из физиков

В таблице Менделеева он под №5

Между углеродом и бериллием

Пятый по счету химический элемент

. (святобор) в слав. миф. бог лесов, покровитель охоты

Пятая графа химических элементов

Лес, где растут сосенки

Лес, подходящий для маслят

Лес с запахом хвои

Хвойный лес

Датский физик, создатель планетарной модели атома

Химический элемент, кристаллическое вещество

В скандинавской мифологии бог, отец Одина

Датские физики, отец (1885-1962, Нобелевская премия 1922) и сын (Нобелевская премия 1975)

Датский математик (1887-1951)

Город в Нижегородской области

Город в Сербии

Сосновый лес

Наименование химического элемента

. "Дрель" стоматолога

. "Лесной" химический элемент

Кто из физиков создал модель атома

Кто создал модель атома

М. (брать) бранье, взятие, отпуск и прием; бору нет, говорят купцы, разбору, спросу на товар. Костр. торг. базар, рынок, торжок; новинный бор, холщевый базар. Стар. сбор, побор, подать, денежная повинность. Бором, борком брать, руками, рвать. Бор ягод, сбор. Бор рыбы, клев. Брать товар на бор, в бор, в долг, не за наличные. Красный или хвойный лес; строевой сосновый или еловый лес по сухой почве, по возвышенности; преснина, чистый мендовый сосняк, по супеси; хвойник с ягодными кустами и грибами. От искры сыр бор загорался. Баба по бору ходила, трои лапти износила, долго. Чужая душа дремучий бор. Баженый не с борка, а с топорка. Всякая сосна своему бору шумит (своему лесу весть подает). Сыр-бор загорелся, беда, шум из пустого. Сев. сушь, суходол, противопол. тундра, болото, поймы. Арх. новг. могильник, кладбище, божья нивка, потому что там для кладбищ выбирается суходол, либо пригорье. На борке, новг.-валд. на кладбище. Ниж. бора, складка в одежде, морщина в лице. Растение Panicum miliaceum, Milium effusum, черное, птичье просо, просовик, просовка, род проса в черных шишках (симб. сам.) Дивий бор, растение Alopecurus pratensis, глашник, луговой пырей, лисий хвост, однородное с аржанцом. Боровой, к бору, лесу относящ. Боровое место, хрящеватое, сухое, под хвойным лесом, можжевелом и вереском. Боровой кулик, березовик, слука, вальдшнеп. Боровая каша, из боровой крупы, из пшена бора. Боровой изгон, мохнатик, волосатик, растение Adonis vernalis. Боровной лес, сев. сосновый, строевой и мачтовый, по суходолу. Бористое место, боровое, обильное борами. Бористый кафтан, с борами (см. бора). Боровина ж. боровая, хвойная, нехлебная почва. Боровинка умалит. порода мелких, но хороших яблок. Боровик м. съедомый гриб Boletus bovinus (mutabilis?) Арх.-мез. метла, голик, веник, потому что веники вяжут в березняке, в бору, по суходолу, не по тундре. картежной игре, подбор красной масти, боровики, а черной, вороново крыло. Тетерев, особенно косач, но гораздо рослее простого (полевого), вероятно помесь тетерева и глухаря. Калужск. кабачная ендова. Боровики мн. дикие, боровые пчелы; растение Chimaphila umbellata, становник, изгон боровой, изгон раменный. Боровика ж. ряз. куст и ягода брусена, брусника. Боровник м. растение Digitaria, мохарь. Растение Blitum, боровик, жминда, жмонда, бросовая трава; Вlitum virgatum, сорочьи ягоды. Боровая няша, боровница? сев. лекарственное в народе растение, по берегам боровых озер и котловин. Бореть пск. о залежи: порастать хвойником, зарослями

М. химич. горючее вещество, добываемое из буры и служащее основанием борной кислоте

По Далю это слово означает "торг, базар, рынок", но у многих людей ассоциируется с известным датчанином, а заодно и с "пятым номером"

Роман российского писателя С. Крутилина "Апраскин..."

Среди картин Ивана Шишкина есть "Сосновый..."

Что за химический элемент B

Элемент номер пять

От цыпленка к человеку. Обычно, говорят: — «От обезьяны». Но, речь не об эволюции, а о доказательстве важности бора для организма.

До 1981-го года элемент считали несущественным, не требующим включения в рацион. Убеждения ученых пошатнули цыплята.

Их выращивание шло успешнее, если в питание входил бор . Его необходимость курам, доказали в 1985-ом, а к 1990-ым дело дошло и до человека.

Выяснилось, что бор – элемент , поддерживающий плотность костной ткани.

К тому же, вещество удерживает в норме выработку, как мужского, так и женского гормона, то есть, эстрогена и прогестерона.

Эксперименты показали, что принимая препараты бора , люди теряют на 40% меньше и на 33% с .

Свойства бора

Бор – химический элемент , стоящий в под 5-ым номером. Строение у вещества атомное.

Такое характерно для металлов, однако, бор к ним не относится. Элемент является исключением среди своей группы неметаллов.

Они, собственно в периодической системе находятся на, и выше линии, проведенной от бора к .

Для неметаллов характерно молекулярное строение, но , и 5-ое вещество вне правил.

Атомная решетка обеспечивает герою рекордный предел прочности на разрыв – 5,7 гектопаскалей.

Не удивительно, что волокнистый бор – хим. элемент , добавляемый в композиционные материалы.

Их создают искусственно, складывая из компонентов с различными свойствами. В итоге, получаются легкие, но жесткие, прочные и износостойкие конструкции.

Атомы бора состоят и 5-ти протонов и стольки же, или 6-ти, нейтронов. Соответственно, есть два природных изотопа: — 10-ый и 11-ый.

На электронных оболочках атома элемента вращаются 5 частиц. Два электрона располагаются на ближней к ядру орбите, а три – на дальней.

Поэтому, стандартная валентность бора равна +3-ем. Под валентностью понимается способность атома формировать с другими элементами определенное количество химических связей.

Три электрона, готовые к взаимодействию, обеспечивают 5-му элементу высокую химическую активность.

Характерна, к примеру, реакция спекания с порошками металлов. Образуются бориды. «Стремится» 5-ое вещество и к . Правда, образованный бороводород нестабилен.

А вот оксиды бора устойчивы. Получаются последние, как правило, при высоких температурах из оксидов других элементов. Так, бор способен заменить углерод в угарном газе, кремний в .

Соединения бора – единственные его представители в природе. В свободном виде 5-ый элемент получают лишь в лабораториях.

Впервые опыт удался Анри Муассан. Французский химик разработал магниетермический способ получения чистого бора . Элемент таблицы Менделеева извлечен в ходе реакции: B 2 O 3 + 3Mg -à3MgO + 2B.

При этом, конечный бор был загрязнен примесями не более, чем на 10%. Удалось рассмотреть внешность элемента.

Это жесткое, серое вещество. Расплавить его удается лишь при 4000 градусов Цельсия.

Два природных изотопа бора значительно разнятся в характеристиках, в частности, в сечении захвата тепловых нейтронов.

Последние, провоцируют атомные реакции. Сечение захвата – способность ядра бора улавливать медленные нейтроны. Если показатель велик, можно регулировать ход реакции, останавливать ее.

Значит, вещества с большим сечением захвата подходят для стержней атомных реакторов. Из изотопов бора годится лишь один. Какой именно, расскажем в следующей главе.

Применение бора

Для стержней реакторов годится легкий изотоп бора , то есть, B10. У него не просто большое сечение захвата, а первое среди всех элементов таблицы Менделеева.

У 11-го бора, напротив, показатель самый маленький. Соответственно, тяжелую версию 5-го вещества можно применять в горячей зоне реакторов. То есть, B11 – отличный конструкционный материал для атомных станций.

В атомной энергетике ценят не только чистый бор , но и его соединение с .

Это газ, необходимый в счетчиках тепловых нейтронов. Их, так же, называют борными. Аппаратура служит в качестве приемника излучения.

В атомных реакторах, и не только, приходится кстати тугоплавкость и жаропрочность бора.

Поэтому, элемент становится добавкой к многим . Чаще всего, насыщают их поверхность.

Этот процесс называется борированием. Подвергают ему, как правило, . Их поверхность становится более прочной и устойчивой к коррозии.

В итоге, из борированной могут служит в агрессивных средах, выдерживать повышенные ударные нагрузки.

Карбиды бора, то есть соединения с углеродом, долгое время применялись зуботехниками. Задумывались, почему так называются?

Потому что сверла в аппаратах сделаны из сплава с карбидом 5-го элемента. Такими сверление зубов наиболее быстро и эффективно.

Формула бора в : — B 4 C. Есть, так же, более редкое соединение B 13 C 2 . Оба – отличные абразивные материалы, поскольку , как .

Нитриды 5-го вещества, то есть, его соединения с , — отличные полупроводники.

Их удельная проводимость больше, чем у диэлектриков, но меньше, чем у металлов.

Полупроводники нужны в интегральных схемах, транзисторах, оптоэлектронике.

Секрет материалов в том, что с повышением температуры они начинают проводить ток лучше. Обычные же проводники при жаре, напротив, теряют свойства.

Добыча бора

В соединениях бор извлекают из земных недр. На тонну породы, в среднем, приходятся 4 грамма 5-го элемента.

Больше всего, около 100 микрограммов на килограмм породы, бора в . Его, так же, ищут там, где есть щелочные почвы.

Они наиболее насыщенны элементом. Интересно, что добывать его можно даже из морских растений. В них 5-го вещества 120 микрограммов на кило.

Из минералов бором наиболее богат улексит. Его залежи, к примеру, разрабатывают в Чили. Общие запасы оцениваются в 30 000 000 тонн.

Все залежи находятся в пустыне Атакама. Первые поставки отсюда начались еще в середине 19-го века, сразу после постройки в стране железной дороги.

Сколько в те годы стоил бор, не говориться. Однако, можем узнать современный ценник.

Цена бора

Стоимость продукции зависит от вида и объемов. Так, в металлургии нужен чистый, аморфный бор .

Аморфным называют вещество, но не имеющее кристаллической решетки.

Если промышленники приобретают кристаллический элемент, то максимально измельченный.

Так вот, порошок аморфного бора в фасовке по 15 килограммов стоит около 9000 рублей.

Однако, есть предложения, где кило оценивают лишь в 50 рублей. Здесь уже нужно собирать досье на поставщика.

Причиной низкой стоимости может быть загрязненность бора, большой процент примесей. Хотя, встречаются и честные предложения, особенно, при оптовых поставках.

Что касается соединений 5-го элемента, за карбиды дают от 100-та до 700-от рублей. Это ценник за 1000 граммов.

Разброс стоимости обоснован разными формулами и свойствами карбидов. За кило борного ангидрита приходится выложить в районе 250-ти, а за нитрид – несколько тысяч рублей.

Встречается и органобор . Это комплексное удобрение, ведь, если бы 5-ый элемент ни был нужен растениям, как и человеческому организму, его бы не добывали из водорослей. Типичная фасовка органобора – литровая. Ее стоимость — 350-400 рублей.

БОР (латинский Borum), В, химический элемент III группы короткой формы (13-й группы длинной формы) периодической системы, атомный номер 5, атомная масса 10,811; неметалл, В природе два стабильных изотопа: 10 В (19,9%) и 11 В (80,1%); искусственно получены изотопы с массовыми числами 7-19.

Историческая справка . Природные соединения бора, в основном бура, известны с раннего Средневековья. Бура, или тинкал, ввозилась в Европу из Тибета, её употребляли при ковке металлов, главным образом золота и серебра. От арабского название буры buraq (бурак) и позднелатинского borax (боракс) произошло название элемента. Бор открыт в 1808 году: Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар выделили элемент из оксида В 2 О 3 нагреванием с металлическим калием, Г. Дэви - электролизом расплавленного В 2 О 3 .

Распространённость в природе . Содержание бора в земной коре составляет 5·10 -3 % по массе. В свободном виде не встречается. Важнейшие минералы: бура Na 2 В 4 О 7 ·10Н 2 О, кернит Na 2 В 4 О 7 -4Н 2 О, колеманит Са 2 В 6 О 11 ·5Н 2 О и др. Бор концентрируется в форме боратов калия и щёлочноземельных элементов в осадочных породах (смотри Бораты природные, Борные руды).

Свойства . Конфигурация внешней электронной оболочки атома бора 2s 2 2p 1 ; степень окисления +3, редко +2; электроотрицательность по Полингу 2,04; атомный радиус 97 пм, ионный радиус В 3+ 24 пм (координационное число 4), ковалентный радиус 88 пм. Энергия ионизации В 0 → В + → В 2+ → В 3+ 801, 2427 и 3660 кДж/моль. Стандартный электродный потенциал пары В(ОН) 3 /В 0 равен -0,890 В.

Бор существует в нескольких аллотропных модификациях. При температуре ниже 800 °С образуется аморфный бор (тёмный порошок, плотность 2350 кг/м 3), в интервале 800-1000 °С - α-ромбоэдрическая модификация (красные кристаллы), 1000-1200 °С - β -ромбоэдрическая модификация (тёмный с красноватым оттенком, наиболее устойчив), 1200-1500 °С - тетрагональные модификации. При температуре выше 1500 °С устойчива β-ромбоэдрическая модификация. Кристаллические решётки всех типов состоят из икосаэдров В 12 , по-разному упакованных в кристалле. Для β-ромбоэдрической модификации: t ПЛ 2074 °С, t KИП 3658 °С, плотность 2340 кг/м 3 (293 К), теплопроводность 27,0 Вт/(м·К) (300 К).

Бор диамагнитен, удельная магнитная восприимчивость -0,78·10 м 3 /кг. Является полупроводником р-типа, ширина запрещённой зоны 1,56 эВ. Твёрдость бора по шкале Мооса 9,3. Характеризуется высокой способностью поглощать нейтроны (для изотопа 10 В сечение захвата тепловых нейтронов 3,8·10 -25 м 2).

Бор химически инертен. С кислородом реагирует при температуре выше 700 °С, образуя стеклообразный оксид В 2 О 3 . При температуре выше 1200 °С бор взаимодействует с N 2 и NН 3 , давая бора нитрид ВN. Образует с Р и As при температуре выше 700 °С фосфиды и арсениды, являющиеся высокотемпературными полупроводниками. При температуре выше 2000 °С бор реагирует с углеродом с образованием бора карбидов. С галогенами при повышенных температурах образует летучие тригалогениды, которые легко гидролизуются и склонны к образованию комплексов типа Н, бор не взаимодействует с водородом, водой, кислотами и растворами щелочей. Концентрированная НNО 3 и царская водка окисляют бор до ортоборной кислоты Н 3 ВО 3 . Сплавление бора со щелочами в присутствии окислителя приводит к получению боратов. С металлами при высоких температурах образует бориды. Действием кислот на бориды могут быть получены бороводороды, для которых характерны реакции присоединения с образованием борогидридов металлов. Об элементоорганических соединениях бора смотри в статье Борорганические соединения.

Бор относится к микроэлементам, его содержание в тканях растений и животных составляет 10-10 -4 %. Бор участвует в углеводно-фосфатном обмене. Употребление человеком в пищу продуктов с большим содержанием бора вызывает нарушение обмена углеводов и белков, что приводит к желудочно-кишечным заболеваниям. Бор - биогенный элемент, необходимый для жизнедеятельности растений. При недостатке или избытке бора в тканях растения, связанном обычно с недостатком или избытком элемента в почве, возникают морфологические изменения и заболевания растений (гигантизм, карликовость, нарушение точек роста и пр.). Малые количества бора резко повышают урожайность многих сельскохозяйственных культур (смотри Микроудобрения).

Получение . В промышленности бор получают из природных боратов: колеманит и иниоит перерабатывают щелочным методом с выделением бора в виде буры, борацит - кислотным методом с образованием ортоборной кислоты, которую при температуре около 235 °С переводят в В 2 О 3 . Аморфный бор получают восстановлением буры или В 2 О 3 активными металлами - Mg, Na, Са и др., а также электролизом расплава Na или К, Кристаллический бор - восстановлением галогенидов ВСl 3 или BF 3 водородом, разложением галогенидов и гидридов бора (в основном В 2 Н 6) при температуре 1000-1500 °С или кристаллизацией аморфного бора.

Применение . Бор используется как компонент коррозионностойких и жаропрочных сплавов, например ферробора - сплава Fe с 10-20% В, композиционных материалов (боропластиков). Небольшая добавка бора (доли процента) значительно повышает механические свойства стали, сплавов цветных металлов. Бором насыщают поверхность стальных изделий (борирование) с целью улучшения механических и коррозионных свойств. Бор применяют как полупроводник для изготовления терморезисторов. Около 50% получаемых искусственных и природных соединений бора используют в производстве стекла, до 30% - в производстве моющих средств. Многие бориды применяют как режущие и абразивные материалы. Ферромагнетик Nd 2 Fe 14 В используют для изготовления мощных постоянных магнитов, ферромагнитный сплав Co-Pt-Cr-В - как среду для записи в современных носителях информации. Бор и его сплавы - поглотители нейтронов в производстве регулирующих стержней ядерных реакторов.

Лит.: Бор, его соединения и сплавы. К., 1960; Голикова О., Саматов С. Бор и его полупроводниковые соединения. Таш., 1982; Boron chemistry at the millennium / Ed. R. В. King. Amst.; Оxf., 1999.

А. А. Елисеев, Ю. Д. Третьяков.

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

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 (B 4 C, B 12 C 3 , B 13 C 2). При нагревании в атмосфере кислорода или на воздухе бор сгорает с большим выделением теплоты, образуется оксид B 2 O 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:

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

Данное свойство бора можно объяснить очень высокой прочностью химических связей в оксиде бора B 2 O 3 .

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

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

При взаимодействии борной кислоты со щелочами возникают соли не самой борной кислоты— бораты (содержащие анион BO 3 3-), а тетрабораты, например:

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 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 MgB 2) обладает, на данный момент, рекордно высокой критической температурой перехода в сверхпроводящее состояние среди сверхпроводников первого рода. Появление вышеуказанной статьи стимулировало большой рост работ по этой тематике.

Борная кислота (H 3 BO 3) 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(B 2 H 4), 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— 0,13мг/л. Ежедневно с пищей человек получает 1—3 мг бора. Токсичная доза— 4г.

Один из редких типов дистрофии роговицы связан с геном, кодирующим белок-транспортер, предположительно регулирующий внутриклеточную концентрацию бора.

Бор, Borum, В (5)
Природные соединения бора (Boron, франц. Воге, нем. Bor), главным образом нечистая бура, известны с раннего средневековья. Под названиями тинкал, тинкар или аттинкар (Tinkal, Tinkar, Attinkar) бура ввозилась в Европу из Тибета; она употреблялась для пайки металлов, особенно золота и серебра. В Европе тинкал назывался чаще боракс (Воrax) от арабского слова bauraq и персидского — burah. Иногда боракс, или борако, обозначал различные вещества, например соду (нитрон). Руланд (1612) называет боракс хризоколлой — смолой, способной «склеивать» золото и серебро. Лемери (1698) тоже называет боракс «клеем золота» (Auricolla, Chrisocolla, Gluten auri). Иногда боракс обозначал нечто вроде «узды золота» (capistrum auri). В Александрийской эллинистической и византийской химической литературе борахи и борахон, а также в арабской (bauraq) обозначали вообще щелочь, например bauraq arman (армянский борак), или соду, позже так стали называть буру.

В 1702 г. Гомберг, прокаливая буру с железным купоросом, получил «соль» (борную кислоту), которую стали называть «успокоительной солью Гомберга» (Sal sedativum Hombergii); эта соль нашла широкое применение в медицине. В 1747 г. Барон синтезировал буру из «успокоительной соли» и натрона (соды). Однако состав буры и «соли» оставался неизвестным до начала XIX в. В «Химической номенклатуре» 1787 г. фигурирует название horacique асid (борная кислота). Лавуазье в «Таблице простых тел» приводит (radical boracique). В 1808 г. Гей-Люссаку и Тенару удалось выделить свободный бор из борного ангидрида, нагревая последний с металлическим калием в медной трубке; они предложили назвать элемент бора (Вога) или бор (Воге). Дэви, повторивший опыты Гей-Люссака и Тенара, тоже получил свободный бор и назвал его бораций (Boracium). В дальнейшем у англичан это название было сокращено до Boron. В русской литературе слово бура встречается в рецептурных сборниках XVII — XVIII вв. В начале XIX в. русские химики называли бор буротвором (Захаров, 1810), буроном (Страхов,1825), основанием буровой кислоты, бурацином (Севергин, 1815), борием (Двагубский, 1824). Переводчик книги Гизе называл бор бурием (1813). Кроме того, встречаются названия бурит, борон, буронит и др.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Бор - пятый элемент Периодической таблицы. Обозначение - B от латинского «borum». Расположен во втором периоде, IIIА группе. Относится к неметаллам. Заряд ядра равен 5.

Бор сравнительно мало распространен в природе; общее содержание в земной коре составляет около 10 -3 % (масс.).

К главным природным соединениям бора относятся борная кислота H 3 BO 3 и соли борных кислот, из которых наиболее известна бура Na 2 B 4 O 7 ×10H 2 O.

В обычных условиях бор представляет собой вещество кристаллической структуры (ромбоэдрическая сингония) темно-серого цвета (рис.1). Тугоплавок (температура плавления 2075 o С, температура кипения 3700 o С), диамагнитен, обладает полупроводниковыми свойствами.

Рис. 1. Бор. Внешний вид.

Атомная и молекулярная масса бора

Относительная молекулярная масса M r - это молярная масса молекулы, отнесенная к 1/12 молярной массы атома углерода-12 (12 С). Это безразмерная величина.

Относительная атомная масса A r - это молярная масса атома вещества, отнесенная к 1/12 молярной массы атома углерода-12 (12 С).

Поскольку в свободном состоянии бор существует в виде одноатомных молекул В, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 10,806.

Аллотропия и аллотропные модификации бора

Для бора характерно проявление аллотропии, т.е. существование в виде нескольких простых веществ, называемых аллотропными (аллотропическими) модификациями. Во-первых, бор существует в двух агрегатных состояниях - кристаллическом (окрашен в серый цвет) и аморфном (окрашен в белый цвет). Во-вторых, в кристаллической форме бор имеет более 10 аллотропных модификаций. Например, атомы бора могут быть объединены в группировки B 12 , имеющие форму икосаэдра - двадцатигранника (рис. 2).

Рис. 2. Икосаэдрическая группировка атомов бора B 12 .

Эти икосаэдры B 12 ,в свою очередь, могут располагаться относительно друг друга в кристалле по разному:

Изотопы бора

В природе бор существует в виде двух стабильных изотопов 10 B (19,8%) и 11 B (80,2%). Их массовые числа равны 10 и 11 соответственно. Ядро атома изотопа бора 10 B содержит пять протонов и пять нейтронов, а изотопа 11 B - такое же количество протонов и четыре нейтрона.

Существует двенадцать искусственных (радиоактивных) изотопов бора с массовыми числами от 5-ти до 17-ти, из которых наиболее устойчивым является 8 B с периодом полураспада равным 0,77 с.

Ионы бора

На внешнем энергетическом уровне атома бора имеется три электрона, которые являются валентными:

1s 2 2s 2 2p 1 .

В результате химического взаимодействия бор может терять свои валентные электроны, т.е. являться их донором, и превращаться в положительно заряженный ион (B 3+) или принимать электроны другого атома, т.е. являться их акцептором, и превращаться в отрицательно заряженный ион (B 3-):

B 0 -3e → B 3+ ;

B 0 +3e → B 3- .

Молекула и атом бора

В свободном состоянии бор существует в виде одноатомных молекул В. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу бора:

Сплавы бора

В металлургии бор применяется как добавка к стали и к некоторым цветным сплавам. Присадка очень небольших количеств бора уменьшает размер зерна, что приводит к улучшению механических свойств сплавов. Применяется также поверхностное насыщение стальных изделий бором - борирование, повышающее твердость и стойкость против коррозии.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2