Поглед на полу-метал боран
Борон је изузетно тврд и отпоран на топлоту полу-метал који се може наћи у различитим облицима и широко се користи у једињењима како би се све учинило од бељења и стакла до полупроводника и пољопривредних ђубрива.
Особине бора су:
- Атомски симбол: Б
- Атомски број: 5
- Елемент Категорија: Металоид
- Густина: 2.08г / цм3
- Тачка топљења: 3769 Ф (2076 Ц)
- Тачка кључања: 7101 Ф (3927 Ц)
- Тврдоћа Моха: ~ 9,5
Карактеристике бора
Елеменатни бор је алотропни полу-метал, што значи да сам елемент може постојати у различитим облицима, сваки са својственим физичким и хемијским својствима. Такође, као и други полу-метали (или металоиди), неке особине бора су у природи металне, док су друге више сличне не-металима.
Боров високе чистоће постоји или као аморфни тамно смеђи до црни прах или тамни, сјајни и крхки кристални метали.
Изузетно тврд и отпоран на топлоту, бор је лош проводник електричне енергије на ниским температурама, али се ово мења када се температуре повећавају. Док је кристални боран веома стабилан и није реактиван са киселинама, аморфна верзија полако оксидира на ваздух и може реаговати насилно у киселини.
У кристалном облику, бор је други најтежи од свих елемената (иза само угљеника у облику дијаманта) и има једну од највиших температура растопања. Слично угљенику, за који рани истраживачи често мијењају елемент, бор постаје стабилне ковалентне везе које отежавају изолацију.
Елемент број пет такође има способност да апсорбује велики број неутрона, што га чини идеалним материјалом за нуклеарне контролне шипке.
Недавна истраживања показала су да, када се супер-хлађени, бор постаје потпуно другачија атомска структура која му омогућава да делује као суперпреводник.
Историја Борона
Док је откриће бора приписивано и француским и енглеским хемичарима који су истраживали борате минерале почетком 19. века, верује се да чисти узорак елемента није произведен до 1909. године.
Међутим, боранови минерали (често називани борати) већ су људи користили вековима. Прва забележена употреба борака (природног натријум бората) била је од арапских златара који су користили једињење као флуо за пречишћавање злата и сребра у 8. веку
Такође се показало да су глазуре на кинеској керамици која се дати између 3. и 10. века АД користила природно настало једињење.
Модерне употребе Борона
Проналазак термички стабилног боросиликатног стакла крајем 1800-их обезбедио је нови извор потражње за минералима бората. Употребом ове технологије, Цорнинг Гласс Воркс представио је посуђе од стакла Пирек стакло 1915.
У послијератним годинама, апликације за бор укључиле су све већи асортиман индустрије. Борон нитрид се почео користити у јапанској козметици, а 1951. развијен је производни метод за борна влакна. Први нуклеарни реактори, који су се појавили у току овог периода, такође су користили бор у контролним штаповима.
У непосредној посљедици нуклеарне катастрофе у Чернобилу 1986. године, у реактору је испоручено 40 тона борових спојева како би се помогло контроли пуштања радионуклида.
Почетком осамдесетих, развој великих чврстих сталних магнета ретких земаља додатно је створио велико ново тржиште за елемент.
Више од 70 метричких тона магнета неодимијум-жељезне боје (НдФеБ) сада се производи сваке године за коришћење у свему од електричних аутомобила до слушалица.
Крајем деведесетих година, чорични челик је почео да се користи у аутомобилима како би ојачао структурне компоненте, као што су сигурносне шипке.
Производња Борона
Иако више од 200 различитих врста минералних бората постоји у земаљској кори, само четири чине више од 90 процената комерцијалног екстракције борова и борних једињења: тинални, кернит, колеманит и улексит.
Да би се произвела релативно чиста форма борног праха, боронски оксид који је присутан у минералу се загрева магнезијумом или алуминијумским флуксом. Смањење ствара елементални борански прах који је отприлике 92 посто чист.
Чисти бор се може добити даљем редукцијом балог халида водоником на температурама преко 1500 Ц (2732 Ф).
Боров високе чистоће, потребан за употребу у полупроводницима, може се направити декомпозицијом диборана на високим температурама и растућим монокристалима преко таложења зона или Цзолцхралског метода.
Апликације за Борон
Иако се преко шест милиона метричких тона минерала који садрже боран сваке године минира, велика већина се конзумира као соли бората, као што су борна киселина и боронски оксид, а врло мало се претвара у елементарни бор. Заправо, сваке године троши се само око 15 метричких тона елементалног бора.
Широкост употребе борова и борних једињења је изузетно широка. Неки процјењују да постоји више од 300 различитих крајњих употреба елемента у различитим облицима.
Пет главних начина коришћења су:
- Стакло (нпр. Термички стабилно боросиликатно стакло)
- Керамика (нпр. Глазе за плочице)
- Пољопривреда (нпр. Борова киселина у течним ђубривима).
- Детерџенти (нпр. Натријум перборат у детерџенту за прање рубља)
- Блеши (нпр. Средства за уклањање мрља у домаћинству и индустрији)
Борон металуршке апликације
Иако металик бор има врло мало употребе, елемент је високо вреднован у бројним металуршким апликацијама. Одстрањивањем угљеника и других нечистоћа док се везује за гвожђе, мала количина бор-само неколико делова на милион, додата челику, може да буде четири пута јача од просечног челика високе чврстоће.
Способност елемената да раствара и уклони метал оксидни филм чини га идеалним за варење флукса. Борон трихлорид уклања нитриде, карбиде и оксид из стаљеног метала. Као резултат, борон трихлорид се користи у изради алуминијума, магнезијума, цинка и легура бакра.
У металургији праха, присуство металних борида повећава проводљивост и механичку чврстоћу. У жељезним производима, њихово постојање повећава отпорност на корозију и тврдоћу, док се у легираним титанијумским легама користи у млазним рамовима и дијеловима турбина бориди повећавају механичку чврстоћу.
Борна влакна, која се постижу депоновањем хидридног елемента на волфрамовој жици, су јаки, лагани структурни материјали погодни за употребу у ваздухопловној примени, као и голф клубови и траке са високом натезном снагом.
Укључивање бора у магнет НдФеБ је од пресудног значаја за функцију трајних магнета високих чврстоћа који се користе у ветровним турбинама, електромоторима и широком опсегу електронике.
Боронова процливост према апсорпцији неутрона омогућава да се користи у нуклеарним контролним шипкама, штитницима зрачења и детектору неутрона.
Коначно, карбон-боран, трећа најтежа позната супстанца, користи се за производњу разних оклопа и заштитних прслука, као и абразивних и хабајућих делова.
Извори:
Цхемицоол. Борон
УРЛ: хттп://ввв.цхемицоол.цом/елементс/борон.хтмл
УСГС. Информације о минералима. Борон
УРЛ: хттп://минералс.усгс.гов/минералс/пубс/цоммодити/борон/