Një vështrim në bor të gjysmë-metalit
Bori është një gjysmë metal i jashtëzakonshëm dhe rezistent ndaj nxehtësisë që mund të gjendet në forma të ndryshme dhe përdoret gjerësisht në komponimet për të bërë gjithçka nga zbardhja dhe xhamja tek gjysmëpërçuesit dhe plehrat bujqësore.
Pronat e borit janë:
- Simboli atomik: B
- Numri Atomik: 5
- Element Kategoria: Metalloid
- Dendësia: 2.08g / cm3
- Pika e shkrirjes: 3769 F (2076 C)
- Pika e vlimit: 7101 F (3927 C)
- Vështirësia e Mohit: ~ 9.5
Karakteristikat e Bor
Bora thelbësore është një gjysmë-metal alotropik, që do të thotë se vetë elementi mund të ekzistojë në forma të ndryshme, secila me vetitë fizike dhe kimike të saj. Gjithashtu, si gjysmë metalet tjera (ose metaloidet), disa prej pronave të boronit janë metalike në natyrë, ndërsa të tjerat janë më të ngjashme me jo-metale.
Bora e lartë e pastërtisë ekziston ose si një kafe ngjyrë kafe e errët amorf për pluhur të zi ose një metal kristal i errët, i ndritshëm dhe i brishtë.
Jashtë e vështirë dhe rezistente ndaj nxehtësisë, bor është një dirigjent i dobët i energjisë elektrike në temperatura të ulëta, por kjo ndryshon kur temperaturat rriten. Ndërsa bor bërthamor është shumë i qëndrueshëm dhe jo reaktiv me acide, versioni amorf ngadalë oksidizon në ajër dhe mund të reagojë me dhunë në acid.
Në formë kristalore, bor është elementi i dytë më i vështirë i të gjitha elementeve (prapa vetëm karbonit në formën e tij të diamantit) dhe ka një nga temperaturat më të larta të shkrirjes. Ngjashëm me karbonin, për të cilin studiuesit e hershëm shpesh e kanë gabuar elementin, bori formon lidhje të qëndrueshme kovalente që e bëjnë të vështirë izolimin.
Numri i elementit pesë gjithashtu ka aftësinë për të thithur një numër të madh neutrone, duke e bërë atë një material ideal për shufrat e kontrollit bërthamor.
Hulumtimet e fundit kanë treguar se kur super-ftohur, bor formon ende një strukturë atomike krejtësisht të ndryshme që e lejon atë të veprojë si një superpërcjellës.
Historia e Boronit
Ndërsa zbulimi i borit i atribuohet kimistëve francezë dhe anglezë që kërkojnë minerale borate në fillim të shekullit të 19-të, besohet se një mostër e pastër e elementit nuk u prodhua deri në 1909.
Mineralet e borit (shpesh të referuara si borate), megjithatë, tashmë ishin përdorur nga njerëzit për shekuj. Përdorimi i parë i regjistruar i boraksit (natriumi borat natriumi) ishte nga argjendarët arabë që aplikuan kompleksin si një fluks për të pastruar ari dhe argjend në shekullin e 8-të
Gezimet në qeramikat kineze që datojnë ndërmjet shekujve të 3-të dhe 10-të të shekullit të kaluar, gjithashtu kanë treguar se përdorin kompleksin natyral.
Përdorimet Moderne të Boronit
Shpikja e qelqit borosilikti termikisht të qëndrueshëm në fund të viteve 1800 siguronte një burim të ri kërkimi për mineralet borate. Duke përdorur këtë teknologji, Corning Glass Works prezantoi cookware të qelqit Pyrex në vitin 1915.
Në vitet e pasluftës, aplikimet për borin u rritën duke përfshirë një gamë gjithnjë në rritje të industrive. Nitrori i boronit filloi të përdoret në kozmetikë japoneze, dhe në vitin 1951 u zhvillua një metodë prodhimi për fibrat borore. Reaktorët e parë bërthamorë, që erdhën në internet gjatë kësaj periudhe, përdorën gjithashtu borin në shufrat e tyre të kontrollit.
Në periudhën e menjëhershme të katastrofës bërthamore të Çernobilit në vitin 1986, 40 tonë komponime borë u hodhën në reaktor për të ndihmuar në kontrollin e lirimit të radionukleideve.
Në fillim të viteve 1980, zhvillimi i magnetëve të përhershëm të përhershëm të tokës së rrallë krijuan më tej një treg të madh të ri për elementin.
Mbi 70 tonë metrikë magnetësh Neodymium-hekur-bor (NdFeB) tani prodhohen çdo vit për përdorim në çdo gjë, nga makinat elektrike në kufje.
Në fund të viteve 1990, çeliku i boronit filloi të përdoret në automobila për të forcuar komponentët strukturorë, siç janë bare të sigurisë.
Prodhimi i Bor
Megjithëse në koren e tokës ekzistojnë mbi 200 lloje të ndryshme të mineraleve borate, vetëm katër përbëjnë më shumë se 90 për qind të nxjerrjes komerciale të përbërjeve bor dhe bor: tincal, kernite, colemanite dhe ulexite.
Për të prodhuar një formë relativisht të pastër të pluhurit bor, oksidi bor i cili është i pranishëm në minerale është i nxehtë me fluks magnezi ose alumin. Reduktimi prodhon pluhur barial elemental që është afërsisht 92% i pastër.
Bora e pastër mund të prodhohet duke reduktuar më tej halogjenet e borit me hidrogjen në temperatura mbi 1500 C (2732 F).
Bora e pastërtisë, e nevojshme për përdorim në gjysmëpërçues, mund të bëhet nga dekompozimi i diboranit në temperatura të larta dhe në rritje të kristaleve të vetme nëpërmjet shkrirjes së zonës ose metodës Czolchralski.
Aplikime për Boron
Ndërsa mbi gjashtë milionë tonë metrikë minerale që përmbajnë borin janë minuar çdo vit, pjesa dërrmuese e tyre konsumohen si kripëra borate, siç janë acid borik dhe oksid borik, me shumë pak duke u konvertuar në bor bërthamore. Në fakt, vetëm rreth 15 tonë metrikë bori elementare konsumohen çdo vit.
Shtrirja e përdorimit të përbërjeve të bor dhe bor është jashtëzakonisht e gjerë. Disa vlerësojnë se ekzistojnë mbi 300 përdorime të ndryshme të elementit në forma të ndryshme.
Pesë përdorimet kryesore janë:
- Xhami (p.sh. qelqi borosilikti termikisht i qëndrueshëm)
- Qeramikë (p.sh., xhami për pllaka)
- Bujqësia (p.sh., acid borik në plehra të lëngshme).
- Detergjentët (p.sh., natrium perborate në detergjent lavanderi)
- Bleaches (p.sh., removers familjare dhe industriale njollë)
Aplikimet metalurgjike të boronit
Megjithëse bori metalik ka shumë pak përdorime, elementi vlerësohet shumë në një numër aplikimesh metalurgjike. Duke hequr karbonin dhe papastërtitë e tjera kur lidhet me hekurin, një sasi e vogël e bor-vetëm disa pjesë për milion shtuar në çelik mund ta bëjnë atë katër herë më të fortë se çeliku mesatar me fuqi të lartë.
Aftësia e elementit për të shpërndarë dhe hequr filmin e oksidit të metalit gjithashtu e bën atë ideal për saldimet e flukseve. Triklorid borik heq nitridet, karbidet dhe oksidet nga metalet e shkrirë. Si rezultat, trikloridi i borit përdoret në prodhimin e aluminit, magnezit, zinkut dhe lidhjeve të bakrit.
Në metalurgjinë e pluhurit, prania e borideve të metaleve rritë përçueshmërinë dhe forcën mekanike. Në produktet me ngjyra, ekzistenca e tyre rrit rezistencën ndaj korrozionit dhe fortësinë, ndërsa në lidhjet e titanit të përdorura në kornizat e ujit dhe pjesët e turbinave, boridet rrisin fuqinë mekanike.
Fibrat e borit, të cilat bëhen duke depozituar elementin e hidridit në tela tungsteni, janë materiale të forta dhe të lehta strukturore të përshtatshme për përdorim në aplikimet hapësinore, si dhe klubet e golfit dhe shiritat me tension të lartë.
Përfshirja e borit në magnet NdFeB është kritike për funksionin e magnetëve të përhershëm të fuqisë së lartë që përdoren në turbinat me erë, motorët elektrikë dhe një gamë të gjerë të elektronikës.
Përshtatshmëria e borës ndaj absorbimit të neutroneve lejon që ajo të përdoret në shufrat e kontrollit bërthamor, mburojat e rrezatimit dhe detektorët e neutroneve.
Së fundmi, karbori bor, substanca e tretë më e vështirë, përdoret në prodhimin e armaturave të ndryshme dhe xhaketave antiplumb, si dhe gërryese dhe pjesë veshin.
burimet:
Chemicool. bor
URL: http://www.chemicool.com/elements/boron.html
USGS. Informacione Minerale. bor
URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/boron/