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硼B元素介绍

作者:小编 日期:2021-01-22 10:02:43 点击数:

硼是一种非金属元素。它是在1808年由约瑟夫L.盖-吕萨克(Joseph L. Gay-Lussac)和L. J.德纳尔(L. J. Thénard)发现的,同时也由汉弗莱·戴维爵士(Sir Humphry Davy)独立发现。

硼元素的发现

硼化合物如硼砂(四硼酸钠,Na2B4O7·10H2O)在古代文明中为人所知并使用了数千年。硼砂的名字成borax来自阿拉伯语的buraq,意思是“白色”。

1808年,法国化学家约瑟夫·吕萨克(Joseph L. Gay-Lussac)和L. J.德纳尔(L.J. Thenard)首次将硼部分分离出来,随后由伦敦的汉弗莱·戴维爵士(Sir Humphry Davy)独立分离出来。吕萨克和德纳尔将硼酸与镁或钠反应生成一种灰色固体硼。他们认为它与硫和磷具有相同的特征,并将其命名为bore。

戴维最初尝试用硼酸电解生产硼,但结果并不满意。硼酸与钾在氢气环境下的反应更成功。其结果是一种粉状物质。

这些物质是透明的,非常易碎,而且其粉末不能划伤玻璃。在进行了一系列化学反应来验证这种物质的唯一性之后,戴维写道,“有充分的理由认为硼在本质上是金属的,我大胆地提出给它命名为硼酸盐。”

事实上,到那时为止谁都没有生产出纯硼。他们的样品只有60%的纯度。

1909年,美国化学家Ezekiel Weintraub用氢还原卤化硼,生成了99%的纯硼。

近一个世纪后的2004年,陈久华(Jiuhua Chen)和弗拉基米尔•索洛仁科(Vladimir L. Solozhenko)研制出了一种新型硼,但对其结构并不确定。

2009年,由Artem Oganov领导的一个小组证明了这种新型硼包含两种结构:B12
二十面体和B2对。被称为伽玛-硼的物质几乎和金刚石一样硬,但比金刚石更耐热。

谈到硼的半金属半非金属性质,Oganov说:“硼是一种真正的精神分裂元素。它不知道自己想做什么。结果是非常复杂的事情。”

关于硼的有趣事实

硼是一种坚硬的元素,耐热性很强。其晶体形式,是模式硬度上是所有元素中第二硬的——除了碳(钻石)。只有11种元素的熔点高于硼:C、W、Re、Os、Ta、Mo、Nb、Ir、Ru、Hf、Tc。

硼是所有绿色植物的必需营养素。

硼的结晶形态是非常不活泼的。无定形硼是活性的。

不同寻常的是,宇宙中的硼原子不是由恒星内部的核聚变产生的,也不是在大爆炸中产生的。而是由宇宙射线碰撞中的核聚变产生的。在太阳系形成之前,宇宙中大部分的硼就是这样形成的。

硼是NIB磁体(钕-铁-硼)中不可缺少的元素。NIB磁铁是非常强大的磁铁,发明于1980年代早期,用于电脑、手机、医疗设备、玩具、马达、风力涡轮机和音频系统。

硼被用来控制核反应。它是一种极好的中子吸收剂。与钢合金或与碳、钛或锆反应,用于核反应堆的控制棒。

纯硼可以以正离子和负离子的混合物的形式存在。

外观和特性

危害:

硼元素没有毒性。

特点:

硼是一种非金属,介于金属和非金属之间。存在于许多晶型(不同的晶格结构)中,有些晶型比其他晶型更偏金属。金属硼极硬,熔点很高。

硼一般不会形成离子键,而是形成稳定的共价键。

虽然对可见光不透明,但硼能传输部分红外光。

硼是一种较差的室温导电体,但在较高的温度下,硼的电导率显著提高。

硼的利用

硼被用来掺杂硅和锗半导体,改变它们的电学性能。

氧化硼(B2O3)用于制造玻璃和陶瓷。

硼砂(Na2B4O7.10H2O)用于制造玻璃纤维,用作清洁液、软化剂、杀虫剂、除草剂和消毒剂。

硼酸(H3BO3)用作温和的防腐剂和阻燃剂。

氮化硼的硬度仅次于金刚石,但具有更好的热稳定性和化学稳定性,因此在高温设备中使用氮化硼陶瓷。

氮化硼纳米管与碳纳米管具有相似的结构。氮化硼纳米管比碳纳米管在热力学和化学上更稳定,而且与碳纳米管不同的是,氮化硼纳米管是电绝缘体。

碳化硼(B4C)用于坦克装甲和防弹背心。

同位素及丰度

地壳的含量:按重量10ppm,按摩尔为1ppm

丰度太阳系:按重量2ppb,按摩尔0.2ppb

来源

硼化合物通常存在于沉积物和沉积岩层中。硼的主要来源是Na2B4O6(OH)2.3H2O-被称为rasorite或钾盐。硼砂矿(称为丁卡尔);以及钙锰矿中的钙(CaB3O4(OH)4.H2O)。硼在某些火山泉水中也以原硼酸形式存在。

同位素

11的半衰期已知,质量数为7至17。天然存在的硼是其两种稳定同位素的混合物,发现的百分比为10B(19.9%)和11B(80.1%)。 10B在核反应堆中用作俘获中子的物质。


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