Бор элемент. Свойства бора. Применение бора. Бор  Бор как микроэлемент в организмах

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Бор - пятый элемент Периодической таблицы. Обозначение - B от латинского «borum». Расположен во втором периоде, IIIА группе. Относится к неметаллам. Заряд ядра равен 5.

Бор сравнительно мало распространен в природе; общее содержание в земной коре составляет около 10 -3 % (масс.).

К главным природным соединениям бора относятся борная кислота H 3 BO 3 и соли борных кислот, из которых наиболее известна бура Na 2 B 4 O 7 ×10H 2 O.

В обычных условиях бор представляет собой вещество кристаллической структуры (ромбоэдрическая сингония) темно-серого цвета (рис.1). Тугоплавок (температура плавления 2075 o С, температура кипения 3700 o С), диамагнитен, обладает полупроводниковыми свойствами.

Рис. 1. Бор. Внешний вид.

Атомная и молекулярная масса бора

Относительная молекулярная масса M r - это молярная масса молекулы, отнесенная к 1/12 молярной массы атома углерода-12 (12 С). Это безразмерная величина.

Относительная атомная масса A r - это молярная масса атома вещества, отнесенная к 1/12 молярной массы атома углерода-12 (12 С).

Поскольку в свободном состоянии бор существует в виде одноатомных молекул В, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 10,806.

Аллотропия и аллотропные модификации бора

Для бора характерно проявление аллотропии, т.е. существование в виде нескольких простых веществ, называемых аллотропными (аллотропическими) модификациями. Во-первых, бор существует в двух агрегатных состояниях - кристаллическом (окрашен в серый цвет) и аморфном (окрашен в белый цвет). Во-вторых, в кристаллической форме бор имеет более 10 аллотропных модификаций. Например, атомы бора могут быть объединены в группировки B 12 , имеющие форму икосаэдра - двадцатигранника (рис. 2).

Рис. 2. Икосаэдрическая группировка атомов бора B 12 .

Эти икосаэдры B 12 ,в свою очередь, могут располагаться относительно друг друга в кристалле по разному:

Изотопы бора

В природе бор существует в виде двух стабильных изотопов 10 B (19,8%) и 11 B (80,2%). Их массовые числа равны 10 и 11 соответственно. Ядро атома изотопа бора 10 B содержит пять протонов и пять нейтронов, а изотопа 11 B - такое же количество протонов и четыре нейтрона.

Существует двенадцать искусственных (радиоактивных) изотопов бора с массовыми числами от 5-ти до 17-ти, из которых наиболее устойчивым является 8 B с периодом полураспада равным 0,77 с.

Ионы бора

На внешнем энергетическом уровне атома бора имеется три электрона, которые являются валентными:

1s 2 2s 2 2p 1 .

В результате химического взаимодействия бор может терять свои валентные электроны, т.е. являться их донором, и превращаться в положительно заряженный ион (B 3+) или принимать электроны другого атома, т.е. являться их акцептором, и превращаться в отрицательно заряженный ион (B 3-):

B 0 -3e → B 3+ ;

B 0 +3e → B 3- .

Молекула и атом бора

В свободном состоянии бор существует в виде одноатомных молекул В. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу бора:

Сплавы бора

В металлургии бор применяется как добавка к стали и к некоторым цветным сплавам. Присадка очень небольших количеств бора уменьшает размер зерна, что приводит к улучшению механических свойств сплавов. Применяется также поверхностное насыщение стальных изделий бором - борирование, повышающее твердость и стойкость против коррозии.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2

БОР (латинский Borum), В, химический элемент III группы короткой формы (13-й группы длинной формы) периодической системы, атомный номер 5, атомная масса 10,811; неметалл, В природе два стабильных изотопа: 10 В (19,9%) и 11 В (80,1%); искусственно получены изотопы с массовыми числами 7-19.

Историческая справка . Природные соединения бора, в основном бура, известны с раннего Средневековья. Бура, или тинкал, ввозилась в Европу из Тибета, её употребляли при ковке металлов, главным образом золота и серебра. От арабского название буры buraq (бурак) и позднелатинского borax (боракс) произошло название элемента. Бор открыт в 1808 году: Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар выделили элемент из оксида В 2 О 3 нагреванием с металлическим калием, Г. Дэви - электролизом расплавленного В 2 О 3 .

Распространённость в природе . Содержание бора в земной коре составляет 5·10 -3 % по массе. В свободном виде не встречается. Важнейшие минералы: бура Na 2 В 4 О 7 ·10Н 2 О, кернит Na 2 В 4 О 7 -4Н 2 О, колеманит Са 2 В 6 О 11 ·5Н 2 О и др. Бор концентрируется в форме боратов калия и щёлочноземельных элементов в осадочных породах (смотри Бораты природные, Борные руды).

Свойства . Конфигурация внешней электронной оболочки атома бора 2s 2 2p 1 ; степень окисления +3, редко +2; электроотрицательность по Полингу 2,04; атомный радиус 97 пм, ионный радиус В 3+ 24 пм (координационное число 4), ковалентный радиус 88 пм. Энергия ионизации В 0 → В + → В 2+ → В 3+ 801, 2427 и 3660 кДж/моль. Стандартный электродный потенциал пары В(ОН) 3 /В 0 равен -0,890 В.

Бор существует в нескольких аллотропных модификациях. При температуре ниже 800 °С образуется аморфный бор (тёмный порошок, плотность 2350 кг/м 3), в интервале 800-1000 °С - α-ромбоэдрическая модификация (красные кристаллы), 1000-1200 °С - β -ромбоэдрическая модификация (тёмный с красноватым оттенком, наиболее устойчив), 1200-1500 °С - тетрагональные модификации. При температуре выше 1500 °С устойчива β-ромбоэдрическая модификация. Кристаллические решётки всех типов состоят из икосаэдров В 12 , по-разному упакованных в кристалле. Для β-ромбоэдрической модификации: t ПЛ 2074 °С, t KИП 3658 °С, плотность 2340 кг/м 3 (293 К), теплопроводность 27,0 Вт/(м·К) (300 К).

Бор диамагнитен, удельная магнитная восприимчивость -0,78·10 м 3 /кг. Является полупроводником р-типа, ширина запрещённой зоны 1,56 эВ. Твёрдость бора по шкале Мооса 9,3. Характеризуется высокой способностью поглощать нейтроны (для изотопа 10 В сечение захвата тепловых нейтронов 3,8·10 -25 м 2).

Бор химически инертен. С кислородом реагирует при температуре выше 700 °С, образуя стеклообразный оксид В 2 О 3 . При температуре выше 1200 °С бор взаимодействует с N 2 и NН 3 , давая бора нитрид ВN. Образует с Р и As при температуре выше 700 °С фосфиды и арсениды, являющиеся высокотемпературными полупроводниками. При температуре выше 2000 °С бор реагирует с углеродом с образованием бора карбидов. С галогенами при повышенных температурах образует летучие тригалогениды, которые легко гидролизуются и склонны к образованию комплексов типа Н, бор не взаимодействует с водородом, водой, кислотами и растворами щелочей. Концентрированная НNО 3 и царская водка окисляют бор до ортоборной кислоты Н 3 ВО 3 . Сплавление бора со щелочами в присутствии окислителя приводит к получению боратов. С металлами при высоких температурах образует бориды. Действием кислот на бориды могут быть получены бороводороды, для которых характерны реакции присоединения с образованием борогидридов металлов. Об элементоорганических соединениях бора смотри в статье Борорганические соединения.

Бор относится к микроэлементам, его содержание в тканях растений и животных составляет 10-10 -4 %. Бор участвует в углеводно-фосфатном обмене. Употребление человеком в пищу продуктов с большим содержанием бора вызывает нарушение обмена углеводов и белков, что приводит к желудочно-кишечным заболеваниям. Бор - биогенный элемент, необходимый для жизнедеятельности растений. При недостатке или избытке бора в тканях растения, связанном обычно с недостатком или избытком элемента в почве, возникают морфологические изменения и заболевания растений (гигантизм, карликовость, нарушение точек роста и пр.). Малые количества бора резко повышают урожайность многих сельскохозяйственных культур (смотри Микроудобрения).

Получение . В промышленности бор получают из природных боратов: колеманит и иниоит перерабатывают щелочным методом с выделением бора в виде буры, борацит - кислотным методом с образованием ортоборной кислоты, которую при температуре около 235 °С переводят в В 2 О 3 . Аморфный бор получают восстановлением буры или В 2 О 3 активными металлами - Mg, Na, Са и др., а также электролизом расплава Na или К, Кристаллический бор - восстановлением галогенидов ВСl 3 или BF 3 водородом, разложением галогенидов и гидридов бора (в основном В 2 Н 6) при температуре 1000-1500 °С или кристаллизацией аморфного бора.

Применение . Бор используется как компонент коррозионностойких и жаропрочных сплавов, например ферробора - сплава Fe с 10-20% В, композиционных материалов (боропластиков). Небольшая добавка бора (доли процента) значительно повышает механические свойства стали, сплавов цветных металлов. Бором насыщают поверхность стальных изделий (борирование) с целью улучшения механических и коррозионных свойств. Бор применяют как полупроводник для изготовления терморезисторов. Около 50% получаемых искусственных и природных соединений бора используют в производстве стекла, до 30% - в производстве моющих средств. Многие бориды применяют как режущие и абразивные материалы. Ферромагнетик Nd 2 Fe 14 В используют для изготовления мощных постоянных магнитов, ферромагнитный сплав Co-Pt-Cr-В - как среду для записи в современных носителях информации. Бор и его сплавы - поглотители нейтронов в производстве регулирующих стержней ядерных реакторов.

Лит.: Бор, его соединения и сплавы. К., 1960; Голикова О., Саматов С. Бор и его полупроводниковые соединения. Таш., 1982; Boron chemistry at the millennium / Ed. R. В. King. Amst.; Оxf., 1999.

А. А. Елисеев, Ю. Д. Третьяков.

Бор (лат. Borum), В, химический элемент III группы периодической системы Менделеева, атомный номер 5, атомная масса 10,811; кристаллы серовато-черного цвета (очень чистый Бор бесцветен). Природный Бор состоит из двух стабильных изотопов: 10 B (19%) и 11 B (81%).

Ранее других известное соединение Бора - бура - упоминается в сочинениях алхимиков под арабским названием "бурак" и латинским Borax, откуда и произошло наименование "бор". Свободный Бор (нечистый) впервые получили французские химики Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар в 1808 году нагреванием борного ангидрида B 2 O 3 с металлическим калием. Общее содержание Бора в земной коре 3·10 -4 % по массе. В природе Бор в свободном состоянии не обнаружен. Многие соединения Бора широко распространены, особенно в небольших концентрациях. В виде боросиликатов, боратов, бороалюмосиликатов, а также как изоморфная примесь в других минералах Бор входит в состав многих изверженных и осадочных пород. Соединения Бора найдены в нефтяных водах, морской воде, соляных озерах, горячих источниках, в вулканических и сопочных грязях, во многих почвах.

Физические свойства Бора. Известно несколько кристаллических модификаций Бор Для двух из них рентгеноструктурным анализом удалось полностью определить кристаллическую структуру, которая в обоих случаях оказалась весьма сложной. Атомы Бора образуют в этих структурах трехмерный каркас подобно атомам углерода в алмазе. Этим объясняется высокая твердость Бора. Однако строение каркаса в структурах Бора гораздо сложнее, чем в алмазе. Основной структурной единицей в кристаллах Бора служат двадцатигранники (икосаэдры), в вершинах каждого из которых находятся 12 атомов Бора. Икосаэдры соединяются между собой как непосредственно, так и посредством промежуточных атомов Бора, не входящих в состав какого-либо икосаэдра. При таком строении оказывается, что атомы Бор в кристаллах имеют разные координационные числа: 4, 5, 6 и 5 + 2 (5 ближних "соседей" и 2 более далеких). Так как на внешней оболочке атома Бора находятся всего 3 электрона (электронная конфигурация 2s 2 2p 1), на каждую присутствующую в кристаллическом Боре связь приходится существенно меньше двух электронов. В соответствии с современными представлениями, в кристаллах Бор осуществляется особый тип ковалентной связи - многоцентровая связь с дефицитом электронов. В соединениях ионного типа Бор 3-валентен. Так называемый "аморфный" Бор, получаемый при восстановлении B 2 O 3 металлическим натрием или калием, имеет плотность 1,73 г/см 3 . Чистый кристаллический Бор имеет плотность 2,3 г/см 3 , температуру плавления 2030°С, температуру кипения 3860°С; твердость Бора по минералогической шкале 9, микротвердость 34 Гн/м 2 (3400 кгс/мм 2). Кристаллический Бор - полупроводник. В обычных условиях он проводит электрический ток плохо. При нагревании до 800°С электрическая проводимость Бора увеличивается на несколько порядков, причем знак проводимости меняется (электронная - при низких температурах, дырочная - при высоких).

Химические свойства Бора. Химически Бор при обычных условиях довольно инертен (взаимодействует активно лишь с фтором), причем кристаллический Бор менее активен, чем аморфный. С повышением температуры активность Бора возрастает и он соединяется с кислородом, серой, галогенами. При нагревании на воздухе до 700°С Бор горит красноватым пламенем, образуя борный ангидрид B 2 O 3 - бесцветную стекловидную массу. При нагревании выше 900 °С Бор с азотом образует нитрид бора BN, при нагревании с углем -карбид бора B 4 C 3 , с металлами - бориды. С водородом Бор заметно не реагирует; его гидриды (бороводороды) получают косвенным путем. При температуре красного каления Бор взаимодействует с водяным паром: 2B + 3Н 2 О = B 2 O 3 + 3H 2 . В кислотах Бор при обычной температуре не растворяется, кроме концентрированной азотной кислоты, которая окисляет его до борной кислоты H 3 BO 3 . Медленно растворяется в концентрированных растворах щелочей с образованием боратов.

Во фториде BF 3 и других галогенидах Бор связан с галогенами тремя ковалентными связями. Поскольку для завершения устойчивой 8-электронной оболочки атому Бора в галогениде BX 3 недостает пары электронов, молекулы галогенидов, особенно BF 3 , присоединяют молекулы других веществ, имеющие свободные электронные пары, например аммиака.

В таких комплексных соединениях атом Бор окружен четырьмя атомами (или группами атомов), что соответствует характерному для Бора в его соединениях координационному числу 4. Важные комплексные соединения Бор - борогидриды, например Na, и фтороборная, или борофтористоводородная, кислота H , образующаяся из BF 3 и HF; большинство солей этой кислоты (фтороборатов) растворимы в воде (за исключением солей К, Rb, Cs). Общая особенность самого Бора и его соединений - их сходство с кремнием и его соединениями. Так, борная кислота, подобно кремниевой, обладает слабыми кислотными свойствами и растворяется в HF с образованием газообразного BF 3 (кремниевая дает SiF 4). Бороводороды напоминают кремневодороды, а карбид Бора - карбид кремния, и т. д. Представляет интерес особое сходство модификаций нитрида BN с графитом или алмазом. Это связано с тем, что атомы В и N по электронной конфигурации совместно имитируют 2 атома С (у В - 3 валентных электрона, у N - 5, у двух атомов С - по 4). Эта аналогия характерна и для других соединений, содержащих одновременно Бор и азот. Так, боразан ВН 3 -NH 3 подобен этану СН 3 -СН 3 , а боразен BH 2 =NH 2 и простейший боразин BH≡NH подобны соответственно этилену СН 2 =СН 2 и ацетилену СН≡СН. Если тримеризация ацетилена С 2 Н 2 дает бензол С 6 Н 6 , то аналогичный процесс приводит от боразина BHNH к боразолу B 3 N 3 H 6 .

Получение Бора. Элементарный Бор из природного сырья получают в несколько стадий. Разложением боратов горячей водой или серной кислотой (в зависимости от их растворимости) получают борную кислоту, а ее обезвоживанием - борный ангидрид. Восстановление В 2 О 3 металлическим магнием дает Бор в виде темно-бурого порошка; от примесей его очищают обработкой азотной и плавиковой кислотами. Очень чистый Бор, необходимый в производстве полупроводников, получают из его галогенидов: восстанавливают ВCl 3 водородом при 1200°С или разлагают пары ВВr 3 на танталовой проволоке, раскаленной до 1500°С. Чистый Бор получают также термическим разложением бороводородов.

Применение Бора. Бор в небольших количествах (доли%) вводят в сталь и некоторые сплавы для улучшения их механических свойств; уже присадка к стали 0,001-0,003% Бор повышает ее прочность (обычно в сталь вводят Бор в виде ферробора, то есть сплава железа с 10-20% Бора). Поверхностное насыщение стальных деталей бором (до глубины 0,1-0,5 мм) улучшает не только механические свойства, но и стойкость стали против коррозии. Благодаря способности изотопа 10 В поглощать тепловые нейтроны, его применяют для изготовления регулирующих стержней ядерных реакторов, служащих для прекращения или замедления реакции деления. Бор в виде газообразного BF 3 используют в счетчиках нейтронов. (При взаимодействии ядер 10 В с нейтронами образуются заряженные α-частицы, которые легко регистрировать; число же α-частиц равно числу нейтронов, поступивших в счетчик: 10 5 В + 1 0 n = 7 3 Li + 4 2 α). Сам Бор и его соединения - нитрид BN, карбид B 4 C 3 , фосфид ВР и другие - применяют как диэлектрики и полупроводниковые материалы. Обширное применение находят борная кислота и ее соли (прежде всего бура), бориды и другие. BF 3 - катализатор некоторых органических реакций.

Бор в организме. Бор относится к числу химических элементов, которые в очень малых количествах содержатся в тканях растений и животных (тысячные и десятитысячные доли% на сухую массу). Бор необходим для поддержания нормальной жизнедеятельности растений. Важнейший симптом недостатка Бора - отмирание точки роста главного стебля, а затем и пазушных почек. Одновременно черешки и листья становятся хрупкими, цветки не появляются или не образуются плоды; поэтому при недостатке Бора падает урожай семян. Известны многие болезни, связанные с недостатком Бора, например гниль сердечка сахарной свеклы, черная пятнистость столовой свеклы, побурение сердцевины брюквы и цветной капусты, засыхание верхушки льна, желтуха верхушки люцерны, бурая пятнистость абрикосов, опробковение яблок. При недостатке Бора замедляется окисление сахаров, аминирование продуктов углеводного обмена, синтез клеточных белков; однако ферменты, для которых Бор является необходимым элементом, пока неизвестны. При недостатке Бора у растений снижается содержание аденозинтрифосфорной кислоты, а также нарушается процесс окислительного фосфорилирования, вследствие чего энергия, выделяющаяся при дыхании, не может быть использована для синтеза необходимых веществ. При недостатке Бора в почве в нее вносят борные удобрения. В биогеохимических провинциях с избытком Бора в почве (например, в Северо-Западном Казахстане) возникают морфологические изменения и заболевания растений, вызываемые накоплением Бора,- гигантизм, карликовость, нарушение точек роста и других. На почвах с интенсивным борным засолением встречаются участки, лишенные растительности, "плешины", - один из поисковых признаков месторождения Бора. Значение Бора в организме животных пока не выяснено. У человека и животных (овец, верблюдов) при питании растениями с избыточным содержанием Бора (60-600 мг/кг сухого вещества и более) нарушается обмен веществ (в частности, активность протеолитических ферментов) и появляется эндемическое заболевание желудочно-кишечного тракта - борный энтерит.

Бор или Borum (лат.) – неметаллический элемент. Существует две его формы: аморфная и кристаллическая. Аморфный вид - это порошок бурого цвета, не имеющий запаха и вкуса. Имеет очень высокую температуру плавления. Кристаллическая форма элемента представляет собой кристаллы гранатово-красного цвета. Они очень твердые, по этому показателю могут быть сравнимы с алмазом и в то же время хрупкие. Элемент обладает химической инертностью при стандартных температурных режимах.

Имя элементу дало древнее название одного из соединений «бура». Причем и на латыни, и на арабском они были близки: borax "и бурак". Его открыли в 1808 году практически одновременно двое ученых – Гей-Люссак (Франция) и Дени(Англия), причем они использовали различные способы.

В природе встречается лишь в виде борной кислоты или солей, ею образованных (боратов и полиборатов). В земной коре содержание составляет приблизительно одну тысячную процента.

Соединения элемента часто используют в промышленном производстве стали для повышения твердости и устойчивости к воздействию высокой температуры, что необходимо для создания атомных реакторов или ракет. активно его используют химическая (композиты, моющие средства, фотографические материалы, топливо) и стекольная промышленности.

Действие бора и его биологическая роль

Действие макроэлемента на жизнедеятельность человека показывает всю его важность. Учеными доказано, что бор требуется всем живым существам на этой планете – растениям, животным и, конечно же, необходим он и человеку, а соответственно его биологическая роль крайне важна для нормального функционирования организма.

В нашем организме данное вещество концентрируется в тканях костей и зубной эмали, оно даже участвует в их формировании. Также много его в мозге, мышцах, печени, легких и почках. Очень важен для мужчин и их способности к продолжению рода, ведь он содержится в семенниках. Интересно, что плазма крови новорожденных малышей сильно насыщена бором, но его количество начинает очень быстро уменьшаться, причем в течении уже первых дней жизни.

Функции бора и влияние их на жизнедеятельность человека переоценить сложно:

Также он способен снимать воспаления и уменьшать опухоли.

Суточная норма

Суточная норма макроэлемента составляет 1-3 мг. Дозировки для мужчин и женщин отличаются. Например, сильному полу требуется 0,6-1,5 мг, а прекрасным дамам необходимо немного больше – 1-2 мг. Проблемы могут возникать при получении меньше 0,2 мг и больше 4 грамм.

Спортсмены, люди с мочекаменной болезнью и женщины в период менопаузы требуют увеличения ежедневных норм, но с учетом рекомендаций врача.

Недостаток бора - какое влияние дефицит элемента оказывает на организм?

Недостаток макроэлемента довольно редкое явление и может происходить при недостаточном поступлении с пищей и нарушении обмена и усвояемости.

Первые симптомы очень схожи с проявлениями остепороза: проблемы с волосами, ногтями и зубами, а также могут появляться болезненные ощущения в суставах и костях. Страдает ЦНС, вследствие чего человек становится рассеянным, сонливым, замедляются его реакции.

Более длительный дефицит элемента приводит к неприятным симптомам и заболеваниям:

• остеопороз у людей пожилого возраста и у женщин в перод климакса;
• снижение иммунитета;
• изменения состава крови;
• задержка роста у детей;
• снижение деятельности мозга и, соответственно, умственных способностей;
• нарушение работы эндокринной системы;
• сложное заживление ран, травм и переломов;
• предрасположенность в развитию сахарного диабета.

Дефицит довольно легко восполнять с помощью грамотного рациона.

Избыток бора

Переизбыток макроэлемента может возникать при приеме борсодержащих лекарственных препаратов, получить чрезмерное количество элемента с питанием почти нереально.

Регулярное превышение дозы в 3 мг может вызывать признаки отравления из-за своих токсических качеств. Пропадает аппетит, возникают кожные высыпания, рвота, диарея, головные боли, тревожное состояние. Более длительные и неконтролируемые передозировки способны вызывать заболевания органов пищеварения, болезни почек, печени и центральной нервной системы.

Переизбыток в организме может возникать в промышленных местностях, где окружающая среда (воздух, вода и почва) загрязнены токсическими производными бора. В этом случае довольно быстро могут проявиться такие симптомы, как раздражение слизистых глаз и носоглотки, поражение легких.

Обычно бор после всасывания выводится из организма через почки, но при передозировке он начинает накапливаться в кишечнике и желудке, вызывая раздражения, воспаления и интоксикацию, которая способна затронуть и другие органы.

Воздействия на внешние кожные покровы бор не вызывает, разве что очень высокие концентрации, также как и не вызывает мутационные изменения в организме .

Источники, содержащие данное вещество

Продукты, в которых содержится бор, в основном можно отнести к растительному происхождению – это орехи, чернослив, изюм, бобовые, виноград, яблоки, соя, мед, финики, морепродукты.

Питьевая вода некоторых регионов нашей планеты содержит очень большое количество элемента. Примечательно, что местные жители реже в разы страдают от болезней суставов.

Продукты животного происхождения (мясо, рыба, яйца, молочные продукты) достаточно бедны в содержании бора, поэтому расчитывать на них практически не приходится.

Есть еще интересный момент – такие напитки, как сидр, пиво и вино очень богаты бором, но при условии, что они изготовлены по классическим рецептам, с использованием натуральных продуктов. Однако не стоит переусердствовать в их употреблении – вреда будет гораздо больше.

Есть некоторые вещества, взаимодействие бора с которыми может привести к неожиданным последствиям. Так, например, бор замедляет усвоение витамина С, аминокислот, содержащих серу и медь. И, наоборот, способен усилить действие алкоголя и антибиотиков.

Показания к назначению

Показания к назначению макроэлемента сводятся к комплексному лечению остеопороза, восстановления состояния женщин во время менопаузы.

БОР (химический элемент) БОР (химический элемент)

БОР (лат. Borum), B (читается бор), химический элемент с атомным номером 5, атомная масса 10,811. Природный бор состоит из двух стабильных нуклидов (см. НУКЛИД) 10 В (19,57%) и 11 В. Бор расположен во втором периоде в группе IIIА. Конфигурация электронной оболочки слоя 1 s 2 2 s 2 1 . Радиус нейтрального атома бора 0,088-0,097 нм, радиус иона В 3+ - 0,025 нм. По шкале Полинга электроотрицательность (см. ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНОСТЬ) бора равна 2,04. Для бора наиболее характерно образование соединений в степени окисления +3 (валентность III). Отрицательные степени окисления бор проявляет редко, а с металлами он часто образует нестехиометрические соединения - бориды (см. БОРИДЫ) .
История открытия
С древности в ювелирном деле применялось содержащее бор соединение бура (см. БУРА) , известное средневековым алхимикам под арабским названием burag и латинским - Borax. Буру использовали как плавень - для пайки золота и серебра, для придания легкоплавкости глазури и стеклу. В начале 18 века из буры было получено вещество, которое позднее стали называть борной кислотой. В 1808 году французские химики Л. Ж. Гей-Люссак (см. ГЕЙ-ЛЮССАК Жозеф Луи) и Л. Тенар (см. ТЕНАР Луи Жак) и опоздавший на 9 дней английский химик Г. Дэви (см. ДЭВИ Гемфри) сообщили об открытии элемента. Они получили его прокаливанием борной кислоты с металлическим калием (см. КАЛИЙ) , который незадолго перед этим был открыт Дэви. Французские химики дали название элементу бор, а Дэви - борон (лат. Boron), последнее сохранилось в английском языке.
Нахождение в природе
В природе бор в свободном виде не встречается. Важнейшие минералы: бура - Na 2 B 4 O 7 ·10H 2 O, тетраборат натрия, кернит - Na 2 B 4 O 7 ·4H 2 O и другие природные бораты (см. БОРАТЫ ПРИРОДНЫЕ) , сассолин (борная кислота (см. БОРНЫЕ КИСЛОТЫ) ) - H 3 BO 3 . Соединения бора (бораты, боросиликаты, бороаммосиликаты) часто в небольших концентрациях входят в состав вулканических и осадочных пород. Присутствует в воде озер (особенно горьких) и морей. Содержание бора в земной коре 1·10 –3 % по массе (28 место), в воде океанов 4,41·10 –4 % (4,4 мг/л).
Получение
В промышленности из природных боратов сплавлением с содой получают буру. При обработке природных минералов бора серной кислотой образуется борная кислота. Из борной кислоты H 3 BO 3 прокаливанием получают оксид B 2 O 3 , а затем его или буру восстанавливают активными металлами (магнием или натрием) до свободного бора:
B 2 O 3 + 3Mg = 3MgO + 2B,
2Na 2 B 4 O 7 + 3Na = B + 7NaBO 2 .
При этом в виде серого порошка образуется аморфный бор. Кристаллический бор высокой чистоты можно получить перекристаллизацией, но в промышленности его чаще получают электролизом расплавленных фтороборатов или термическим разложением паров бромида бора BBr 3 на раскаленной до 1000-1500 °C танталовой проволоке в присутствии водорода:
2BBr 3 + 3H 2 = 2B + 6HBr
Возможно также использование крекинга бороводородов:
В 4 H 10 = 4B + 5H 2 .
Физические и химические свойства
По многим физическим и химическим свойствам неметалл бор напоминает элемент группы IVA неметалл кремний. (см. КРЕМНИЙ)
Простое вещество бор имеет несколько модификаций, все они построены из разным образом соединенных группировок атомов бора, представляющих собой икосаэдр B 12 .
Кристаллы бора серовато-черного цвета (очень чистые - бесцветны) и весьма тугоплавки (температура плавления 2074 °C, температура кипения 3658 °C). Плотность - 2,34 г/см 3 . Кристаллический бор - полупроводник (см. ПОЛУПРОВОДНИКИ) . По твердости бор среди простых веществ занимает второе (после алмаза) место.
Химический бор довольно инертен и при комнатной температуре взаимодействует только со фтором:
2B + 3F 2 = 2BF 3
При нагревании бор реагирует с другими галогенами с образованием тригалогенидов, с азотом образует нитрид бора BN, с фосфором - фосфид BP, с углеродом - карбиды различного состава (B 4 C, B 12 C 3 , B 13 C 2). При нагревании в атмосфере кислорода или на воздухе бор сгорает с большим выделением теплоты, причем образуется прочный оксид B 2 O 3:
4B + 3O 2 = 2B 2 O 3
С водородом бор напрямую не взаимодействует, хотя известно довольно большое число бороводородов (боранов) (см. БОРОВОДОРОДЫ) различного состава, получаемых при обработке боридов щелочных или щелочноземельных металлов с кислотой:
Mg 3 B 2 + 6HCl = B 2 H 6 + 3MgCl 2
При сильном нагревании бор проявляет восстановительные свойства. Он способен, например, восстановить кремний или фосфор из их оксидов:
3SiO 2 + 4B = 3Si + 2B 2 O 3 ;
3Р 2 О 5 + 10В = 5В 2 О 3 + 6Р
Данное свойство бора можно объяснить очень высокой прочностью химических связей в оксиде бора B 2 O 3 .
При отсутствии окислителей бор устойчив к действию растворов щелочей. В горячей азотной, серной кислотах и в царской водке бор растворяется с образованием борной кислоты H 3 BO 3 .
Оксид бора В 2 О 3 - типичный кислотный оксид. Он реагирует с водой с образованием борной кислоты:
В 2 О 3 + 3Н 2 О = 2H 3 BO 3
При взаимодействии борной кислоты со щелочами возникают соли не самой борной кислоты - бораты (содержащие анион BO 3 3-), а тетрабораты, например:
4H 3 BO 3 + 2NaOH = Na 2 B 4 O 7 + 7Н 2 О
Применение
Бор находит применение в виде добавки при получении коррозионно устойчивых и жаропрочных сплавов. Поверхностное насыщение стальных деталей бором (борирование) (см. БОРИРОВАНИЕ) повышает их механические и антикоррозийные свойства. Карбиды бора (В 4 С и В 13 С 2) обладают высокой твердостью, это - хорошие абразивные материалы. Ранее их широко использовали для изготовления сверл, применяемых зубными врачами (отсюда название бормашина).
Бор (в виде волокон) служит упрочняющим веществом многих композиционных материалов. Сам бор и его соединения - нитрид BN и другие - используются как полупроводниковые материриалы и диэлектрики. Газообразный BF используют в счетчиках тепловых нейтронов.
Бор (его нуклид 10 В) характеризуется высоким эффективным сечением захвата тепловых нейтронов (3·10 -25 м 2):
10 5 B + 1 0 n 4 2 He + 7 3 Li
Важно, что при этой ядерной реакции возникают только стабильные ядра. Поэтому чистый бор и особенно его сплавы применяют в виде поглощающих нейтроны материалов при изготовлении для ядерных реакторов регулирующих стержней, замедляющих или прекращающих реакции деления.
Около 50% природных и искусственных соединений бора используют при производстве стекол (так называемые боросиликатные стекла), около 30% - при производстве моющих средств. Наконец, примерно 4-5% соединений бора расходуется при производстве эмалей, глазурей, металлургических флюсов.
В медицине как антисептические средства находят применение бура и борная кислота (в виде водно-спиртовых растворов). В быту буру или борную кислоту используют для уничтожения бытовых насекомых, в частности, тараканов (бура, попадая в органы пищеварения таракана, кристаллизуется, и образовавшиеся острые игольчатые кристаллы разрушают ткани этих органов).
Биологическая роль
Бор - важный микроэлемент (см. МИКРОЭЛЕМЕНТЫ) , необходимый для нормальной жизнедеятельности растений. Недостаток бора останавливает их развитие, вызывает у культурных растений различные болезни. В основе лежат нарушения окислительных и энергетических процессов в тканях, снижение биосинтеза необходимых веществ. При дефиците бора в почве в сельском хозяйстве применяют борные микроудобрения (см. МИКРОУДОБРЕНИЯ) (борная кислота, бура и другие), повышающие урожай, улучшающие качество продукции и предотвращающие ряд заболеваний растений.
Роль бора в животном организме не выяснена. В мышечной ткани человека содержится (0,33-1)·10 -4 % бора, в костной ткани - (1,1-3,3)·10 -4 %, в крови - 0,13 мг/л. Ежедневно с пищей человек получает 1-3 мг бора. Токсичная доза - 4 г.

Энциклопедический словарь . 2009 .

Смотреть что такое "БОР (химический элемент)" в других словарях:

Бор (лат. Borum), В, химический элемент III группы периодической системы Менделеева, атомный номер 5, атомная масса 10,811; кристаллы серовато чёрного цвета (очень чистый Б. бесцветен). Природный Б. состоит из двух стабильных изотопов: 10B (19%)… … Большая советская энциклопедия

УРАН (лат. Uranium), U (читается «уран»), радиоактивный химический элемент с атомным номером 92, атомная масса 238,0289. Актиноид. Природный уран состоит из смеси трех изотопов: 238U, 99,2739%, с периодом полураспада Т1/2 = 4,51·109 лет, 235U,… … Энциклопедический словарь

ЦИНК (лат. Zincum), Zn (читается «цинк»), химический элемент с атомным номером 30, атомная масса 65,39. Природный цинк состоит из смеси пяти стабильных нуклидов: 64Zn (48,6% по массе), 66Zn (27,9%), 67Zn (4,1%), 68Zn (18,8%) и 70Zn (0,6%).… … Энциклопедический словарь

- (фр. Chlore, нем. Chlor, англ. Chlorine) элемент из группы галоидов; знак его Cl; атомный вес 35,451 [Пo расчету Кларке данных Стаса.] при O = 16; частица Cl 2, которой хорошо отвечают найденные Бунзеном и Реньо плотности его по отношению к… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Элемент, в газообразном состоянии является главной составной частью воздуха (см.); присутствие его в воздухе указано довольно определенно в 1772 г. Рутерфордом; окончательно оно установлено опытами Пристлея, Шееле, Кавендиша и Лавуазье. Кавендиш… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона Википедия

- (греч., от borax бура). Простое тело, добытое в первый раз Дэви в 1807 г. гальваническим путем: получается из буры, в виде темного, тяжелого порошка, или в виде прозрачных кристаллов. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка.… … Словарь иностранных слов русского языка