Bor

piąty pierwiastek chemiczny

Bor (B, łac. borium) – pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 5, półmetal z bloku p układu okresowego.

Bor
beryl ← bor → węgiel
Wygląd
czarny błyszczący (krystaliczny)
brązowy (amorficzny)
Bor
Widmo emisyjne boru
Widmo emisyjne boru
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a.

bor, B, 5
(łac. borium)

Grupa, okres, blok

13 (IIIA), 2, p

Stopień utlenienia

III

Właściwości metaliczne

półmetal

Właściwości tlenków

lekko kwaśne

Masa atomowa

10,81 ± 0,02[3][a]

Stan skupienia

stały

Gęstość

2340 kg/m³[1]

Temperatura topnienia

2075 °C[1]

Temperatura wrzenia

4000 °C[1]

Numer CAS

7440-42-8

PubChem

5462311

Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)

CharakterystykaEdytuj

Bor pod względem chemicznym przypomina krzem i węgiel, gdyż tworzy borowodory – analogi węglowodorów i krzemowodorów. Reakcja boru z gorącym, stężonym kwasem azotowym prowadzi do utworzenia kwasu borowego H
3
BO
3
. Bor tworzy kompleksy z alkoholami polihydroksylowymi, reakcja kwasu borowego z mannitolem jest jednym ze sposobów oznaczania zawartości boru w próbce.

Odmiany alotropoweEdytuj

Bor ma liczne odmiany alotropowe:

  • amorficzne – brązowy proszek lub czarne szkliwo,
  • krystaliczne – czarne, bardzo twarde (ponad 9 w skali Mohsa) i odporne chemicznie kryształy.

ZastosowanieEdytuj

Bor w postaci wolnego pierwiastka stosuje się jako domieszkę do półprzewodników, natomiast związki boru znajdują zastosowanie w postaci lekkich materiałów, nietoksycznych środków owadobójczych i konserwantów oraz odczynników dla syntezy chemicznej.

W technice jądrowej stosowany w produkcji szkła ochronnego, liczników borowych i prętów regulacyjnych reaktorów jądrowych (z uwagi na duży przekrój czynny na neutrony, ok. 75 000 fm²).

OdkrycieEdytuj

Czysty bor wyizolowało w 1808 jednocześnie trzech chemików: Humphry Davy (przez elektrolizę kwasu borowego), Joseph Louis Gay-Lussac i Louis Jacques Thénard (w reakcji potasu z tlenkiem boru B
2
O
3
)[4].

WystępowanieEdytuj

Zawartość w górnych warstwach Ziemi wynosi 0,0009%. Ważniejsze minerały boru to: boraks, kernit, kolemanit i aszaryt.

Stabilne izotopy to 10B (19%) oraz 11B (81%). W naturze nigdy nie występuje jako wolny pierwiastek, jego głównym źródłem jest boraks.

Z punktu widzenia odżywiania, bogatym źródłem boru są świeże warzywa i owoce, a wśród tych ostatnich przede wszystkim orzechy.

ZwiązkiEdytuj

Z tym tematem związana jest kategoria: związki boru.

Chemia nieorganiczna boru bywa określana jako najbardziej złożona spośród wszystkich pierwiastków[5]. Najczęściej przyjmuje on stopień utlenienia III[6]. W zdecydowanej większości związków jest on trójwiązalny, ma przy tym zdolność do tworzenia związków z wiązaniami wielocentrowymi[5] (jednym z przykładów jest diboran, B
2
H
6
, zawierający trójcentrowe-dwuelektronowe wiązania BHB). Znana jest bardzo duża liczba jego związków, zwłaszcza borków metali, o bardzo zróżnicowanej stechiometrii, od M
5
B
do MB
66
(a nawet >100)[5], które nie są zgodne ze standardowymi koncepcjami wiązania chemicznego[7]. Przykłady tego typu związków to B
4
C, FeB, Mn
4
B, Pd
5
B
2
i wiele innych[5][7]. Atomy boru w takich związkach mogą być izolowane lub tworzyć rozmaite układy zawierające wiązania BB: pary, łańcuchy proste, rozgałęzione i podwójne, warstwy i sieci trójwymiarowe[8]. Znanych jest też wiele układów niestechiometrycznych o zmiennym składzie[5].

Związki boru wykazują zróżnicowaną rozpuszczalność w wodzie[9]. Oksoborany są w większości słabo rozpuszczalne (poza solami potasowców)[10], jednak żaden ze związków boru nie strąca się w sposób ilościowy, co stanowi problem w oczyszczaniu ścieków[9].

Przykładowe związki boru:

Lotne związki boru barwią płomień na kolor zielony[10][11].

Znaczenie biologiczneEdytuj

Bor, będąc pierwiastkiem śladowym, jest niezbędny dla roślin i zwierząt. U roślin odpowiada za transport związków organicznych w łyku (głównie cukrów), wpływa na prawidłowy wzrost łagiewki pyłkowej (jego brak powoduje zahamowanie jej wzrostu), wpływa na wytworzenie elementów płciowych u roślin. Jest pierwiastkiem, który bardzo trudno przemieszcza się w roślinie. Jego niedobór może powodować zgorzel liści sercowych i suchą zgniliznę korzeni buraka.

Bor ma również wpływ na organizm człowieka, przede wszystkim na jego kościec. Przypuszcza się, iż jest niezbędny do prawidłowej gospodarki wapniowej organizmu. Razem z wapniem, magnezem i witaminą D reguluje metabolizm, wzrost, rozwój tkanki kostnej.

Jego niedobór powoduje utratę wapnia i demineralizację kości.

W większych ilościach związki boru, szczególnie lotne, są trujące.

UwagiEdytuj

  1. Podana wartość stanowi przybliżoną standardową względną masę atomową (ang. abridged standard atomic weight) publikowaną wraz ze standardową względną masą atomową, która wynosi [10,806; 10,821]. Z uwagi na zmienność abundancji izotopów pierwiastka w naturze, wartości w nawiasach klamrowych stanowią zakres wartości względnej masy atomowej dla naturalnych źródeł tego pierwiastka. W dostępnych komercyjnie produktach mogą występować znaczne odchylenia masy atomowej od podanej, z uwagi na zmianę składu izotopowego w rezultacie nieznanego bądź niezamierzonego frakcjonowania izotopowego.

PrzypisyEdytuj

  1. a b c David R. Lide (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4-52, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).
  2. Boron (nr 266620) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2011-10-02]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
  3. Thomas Prohaska i inni, Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report), „Pure and Applied Chemistry”, 94 (5), 2021, s. 573–600, DOI10.1515/pac-2019-0603 (ang.).
  4. Ignacy Eichstaedt: Księga pierwiastków. Warszawa: Wiedza Powszechna, 1973, s. 96. OCLC 839118859.
  5. a b c d e N.N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemistry of the elements. Oxford; New York: Pergamon Press, 1984, s. 144–151. ISBN 0-08-022057-6.
  6. Pradyot Patnaik, Handbook of Inorganic Chemicals, London: McGraw-Hill, 2003, s. 122–124, ISBN 0-07-049439-8 (ang.).
  7. a b P. Enghag: Encyclopedia of the Elements. Technical Data - History - Processing - Applications. Wiley, 2004, s. 806. ISBN 978-3-527-30666-4.
  8. Adam Bielański: Podstawy chemii nieorganicznej. Wyd. 5. Warszawa: PWN, 2002, s. 782–784. ISBN 83-01-13654-5.
  9. a b   Remy, Patricia, Muhr, Hervé, Plasari, Edouard, Ouerdiane, Imen. Removal of boron from wastewater by precipitation of a sparingly soluble salt. „Environmental Progress”. 24 (1), s. 105-110, 2005. DOI: 10.1002/ep.10058. 
  10. a b J. Minczewski, Z. Marczenko: Chemia analityczna. T. 1: Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa. Warszawa: PWN, 2001, s. 356–357. ISBN 83-01-13499-2.
  11. C. Chambers, A.K. Holliday: Modern Inorganic Chemistry. Butterworths, 1975, s. 158.

BibliografiaEdytuj

  • Jerzy Zdzisław Minczewski, Zygmunt Marczenko: Chemia analityczna. 1, Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2001. ISBN 83-01-13499-2 (t. 1).
  • Witold Mizerski, Piotr Bernatowicz (chemia): Tablice chemiczne. Warszawa: Adamantan, 2004. ISBN 83-7350-040-5 (opr. miękka).
  • Ryszard Szepke: 1000 słów o atomie i technice jądrowej. Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, 1982. ISBN 83-11-06723-6. (pol.).