Svojstva, povijest, proizvodnja i primjene bojevog metala

Bor je izuzetno tvrdo i otporno na toplinu polimetala koja se može naći u različitim oblicima i široko se koristi u spojevima kako bi se sve od bjeliljeva i stakla do poluvodiča i poljoprivrednih gnojiva.

Svojstva bora su:

• Atomski simbol: B
• Atomski broj: 5
• Kategorija elemenata: Metalloid
• Gustoća: 2,08 g / cm3
• Talište: 3769 ° F (2076 ° C)
• Točka vrenja: 7101 F (3927 ° C)
• Mohova tvrdoća: ~ 9.5

Karakteristike bora

Elementarni bum je alotropni polometal, što znači da sam element može postojati u različitim oblicima, svaki sa svojim fizičkim i kemijskim svojstvima. Također, kao i ostali polutali (ili metaloidi), neki od bora svojstva su metalni u prirodi, dok su drugi sličniji onima koji nisu metalni.

Boja visoke čistoće postoji ili kao amorfni tamno smeđi do crni prah ili tamni, sjajni i krhki kristalni metal.

Izuzetno teška i otporna na toplinu, bor je loš vodič električne energije pri niskim temperaturama, ali to se mijenja kada se temperatura poveća. Dok je kristalni bor vrlo stabilan i ne reagira s kiselinama, amorfna verzija polako oksidira u zraku i može snažno reagirati u kiselini.

U kristalnom obliku, bor je drugi najteži od svih elemenata (iza ugljika u obliku dijamanta) i ima jednu od najviših temperatura taljenja. Slično kao i ugljik, za koji su rani istraživači često zloupotrijebili element, bor predstavlja stabilne kovalentne veze koje otežavaju izolaciju.

Element broj pet također ima sposobnost apsorbiranja velikog broja neutrona, što ga čini idealnim materijalom za nuklearne kontrolne šipke.

Nedavna istraživanja pokazala su da, kada je super hlađen, bor čini još potpuno različitu atomsku strukturu koja mu omogućuje da djeluje kao supravodič.

Povijest Borona

Dok se otkriće bora pripisuje francuskim i engleskim kemičarima koji istražuju boratne minerale početkom 19. stoljeća, vjeruje se da čisti uzorak elementa nije bio proizveden do 1909. godine.

Boronski minerali (često se nazivaju borati) već su stoljećima koristili ljudi. Prva zabilježena upotreba boraks (prirodni natrij borat) su arapski zlatari koji su primijenili spoj kao protoci za pročišćavanje zlata i srebra u 8. stoljeću A.D.

Pokazalo se da se glazure na kineskoj keramičari iz 3. i 10. stoljeća A.D. također koriste prirodnim spojevima.

Suvremene upotrebe bora

Izum termički stabilnog borosilikatnog stakla u kasnim 1800-ih osigurao je novi izvor potražnje za boratnim mineralima. Upotrebom ove tehnologije, Corning Glass Works predstavio je Pyrex staklene posude 1915. godine.

U poslijeratnim godinama, primjene za bum su rasle i uključuju sve širi spektar industrija. Boronsko nitriranje počelo se koristiti u japanskoj kozmetici, a 1951. godine razvijena je metoda proizvodnje bora. Prvi nuklearni reaktori, koji su došli on-line tijekom tog razdoblja, također su koristili bor u svojim kontrolnim štapovima.

Neposredno nakon nuklearne katastrofe u Černobilu 1986. godine, na reaktoru je odbačeno 40 tona bonskih spojeva kako bi se pomoglo u kontroli radionuklidnog otpuštanja.

Početkom osamdesetih godina, razvoj visokotlačnih stalnih magneta za rijetku zemlju dodatno je stvorio veliko novo tržište elementa. Svake se godine proizvodi više od 70 tona tona neodimij-željezno-bura (NdFeB) magneta za uporabu u svemu od električnih automobila do slušalica.

Potkraj 1990-tih godina, bojevit čelik se počeo upotrebljavati u automobilima radi jačanja strukturnih komponenti, kao što su sigurnosni stupovi.

Proizvodnja bora

Iako u Zemljinoj kore postoje više od 200 različitih vrsta boratnih minerala, samo četiri čine preko 90 posto komercijalne ekstrakcije bornih i borovskih spojeva: tincal, kernite, colemanite i ulexite.

Da bi se proizveo relativno čisti oblik borovog praha, boronski oksid koji je prisutan u mineralima se zagrijava magnezijem ili aluminijskim tokom. Smanjenje proizvodi elementarni borov prašak koji je otprilike 92% čist.

Pure bor može se proizvesti daljnjim redukcijom bor halogenida s vodikom na temperaturama iznad 1500 ° C (2732 ° F).

Boja visoke čistoće, potrebna za uporabu u poluvodičima, može se dobiti dekompoziranjem diborana pri visokim temperaturama i rastućim pojedinačnim kristalima pomoću taljenja zone ili Czolchralskog postupka.

Prijave za bor

Dok je svake godine svedeno više od šest milijuna metričkih tona minerala koji sadrže bor, velika većina toga se konzumira kao boratne soli, kao što je borna kiselina i borov oksid, s vrlo malo pretvaraju se u elementarni bor. Zapravo, svake se godine troši samo oko 15 tona tona elementarnog bora.

Širina primjene spojeva bora i bora izuzetno je široka. Neki procjenjuju da postoji više od 300 različitih krajnjih namjena elementa u svojim različitim oblicima.

Pet glavnih primjena su:

• Staklo (npr. Termički stabilno borosilikatno staklo)
• Keramika (npr. Glazirane glazure)
• Poljoprivreda (npr. Borna kiselina u tekućim gnojivima).
• Deterdženti (npr., Natrijev perborat u deterdžentu za pranje rublja)
• Blještavi (npr. Kućanski i industrijski uklanjanja mrlja)

Alkohole metalurškog bora

Iako metalni bum ima vrlo malo koristi, element je visoko cijenjen u brojnim metalurškim aplikacijama.Uklanjanjem ugljika i ostalih nečistoća kada se vezuje na željezo, sitna količina bora - samo nekoliko dijelova na milijun - dodana čeliku može ga učiniti četiri puta jačom od prosječnog čelika visoke čvrstoće.

Sposobnost elementa za otapanje i uklanjanje metalnog oksidnog filma također je idealna za zavarivanje tekućina. Borov triklorid uklanja nitride, karbide i oksid od rastaljenog metala. Kao rezultat toga, bor triklorid se koristi za izradu aluminija, magnezija, cinka i legura bakra.

U metalurškoj prašini prisutnost metalnih borida povećava vodljivost i mehaničku čvrstoću. U željeznim proizvodima njihovo postojanje povećava otpornost na koroziju i tvrdoću, dok se u legurama titana koji se koriste u mlaznim okvirima i dijelovima turbina boridi povećavaju mehaničku čvrstoću.

Boronska vlakna, koja su načinjena taloženjem hidridnog elementa na volframsku žicu, jaki su, lagani strukturni materijali pogodni za uporabu u zrakoplovnim aplikacijama, kao i golf klubovi i vrpci visoke čvrstoće.

Uključivanje bora u NdFeB magnet je presudno za funkciju trajnih magneta visoke čvrstoće koji se koriste u vjetroagregatima, elektromotorima i širokom rasponu elektronike.

Boronska sklonost prema apsorpciji neutrona dopušta da se koristi u nuklearnim šipkama kontrole, štitnicima zračenja i detektorima neutrona.

Konačno, borov karbid, treća najteža poznata supstanca, koristi se u proizvodnji raznih oklopa i nepropusnih prsluka, kao i abrazivnih i dijelova za habanje.

_izvori:

_{Chemicool. BorURL: http://www.chemicool.com/elements/boron.htmlUSGS. Informacije o mineralima. BorURL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/boron/}