硼(péng),一种化学元素。约公元前200年,古埃及、罗马、巴比伦曾用硼沙制造玻璃和焊接黄金。
硼
康熙字典
◎ 康熙字典解释【午集下】【石字部】 硼; 康熙笔画:13; 页码:页831第23(点击查看原图)
【玉篇】匹耕切【廣韻】披耕切,𠀤音怦。石名。亦作𥕱。 或讀若朋。硼砂,藥石。
化学元素解释:
简介
硼,一种化学元素。1808年法国化学家盖·吕萨克和泰纳尔分别用金属钾还原硼酸制得单质硼。硼在地壳中的含量为0.001%。天然硼有2种同位素:硼10和硼11,其中硼10最重要。 硼的应用比较广泛。硼与塑料或铝合金结合,是有效的中子屏蔽材料;硼钢在反应堆中用作控制棒;硼纤维用于制造复合材料等。
物理性质
硼为黑色或银灰色固体。晶体硼为黑色,熔点约2300°C,沸点2550°C,密度2.34克/厘米³,硬度仅次于金刚石,较脆。
硼在室温下比较稳定,即使在盐酸或氢氟酸中长期煮沸也不起作用。硼能和卤组元素直接化合,形成卤化硼。硼在600~1000°C可与硫、锡、磷、砷反应;在1000~1400°C与氮、碳、硅作用,高温下硼还与许多金属和金属氧化物反应,形成金属硼化物。这些化合物通常是高硬度、耐熔、高电导率和化学惰性的物质,常具有特殊的性质。
元素原子量:10.81
元素类型:非金属
原子序数:5
核电荷数:5
核内质子数:5
核外电子数:5
元素符号:B
相对原子质量:10.81
质子相对质量:5.035
所属周期:2
所属族数:IIIA
摩尔质量:11g
相对密度:2.34
外围电子排布:2s2 2p1
核外电子排布:2,3
颜色和状态:固体
原子半径:1.17
常见化合价: 3
硼 - 发现过程
1702年法国医生霍姆贝格首先从硼砂制得硼酸,称为salsedativum,即镇静盐。1741年法国化学家帕特指出,硼砂与硫酸作用除生成硼酸外,还得到硫酸钠。1789年拉瓦锡把硼酸基列入元素表。1808年英国化学家戴维和法国化学家盖吕萨克、泰纳用钾还原硼酸而制得硼。
化学性质
在室温下无定形硼在空气中缓慢氧化,在800℃左右能自燃。硼与盐酸或氢氟酸,即使长期煮沸,也不起作用。它能被热浓硝酸和重铬酸钠与硫酸的混合物缓慢侵蚀和氧化。过氧化氢和过硫酸铵也能缓慢氧化结晶硼。上述试剂与无定形硼作用激烈。与碱金属碳酸盐和氢氧化物混合物共熔时,所有各种形态的硼都被完全氧化。氯、溴、氟与硼作用而形成相应的卤化硼。约在600℃硼与硫激烈反应形成一种硫化硼的混合物。硼在氮或氨气中加热到1000℃以上则形成氮化硼,温度在1800-2000℃是硼和氢仍不发生反应,硼和硅在2000℃以上反应生成硼化硅。在高温时硼能与许多金属和金属氧化物反应,生成金属硼化物。
发现
约公元前200年,古埃及、罗马、巴比伦曾用硼沙制造玻璃和焊接黄金。1808年法国化学家盖·吕萨克和泰纳尔分别用金属钾还原硼酸制得单质硼。直至1981年,人们才认识到硼不仅是植物,而且是动物合人类所必须的元素。当时报道的一项早期研究结果提示了硼的必要性,在这项研究中发现,给雏鸡喂饲维生素D不足但并不完全缺乏的饲料时,硼能够改善其骨骼钙化。
制取
硼的氧化物用活泼金属热还原;
用氢还原硼的卤化物;
用碳热还硼砂;
电解熔融硼酸盐或其他含硼化合物;热分解硼的氢化合物上述方法所得初产品均应真空除气或控制卤化,才可制得高纯度的硼。
食物来源
黄豆、葡萄干、杏仁、花生、榛子、枣、葡萄酒、蜂密,酒类,例如苹果酒和啤酒。
用途
硼矿是一种用途广泛的化工原料矿物。
硼主要用于冶金(如为了增加钢的硬度)生产硼砂和硼酸以及元素硼,及核子学中;因为它吸收中子能力强。由于硼在高温时特别活泼,因此被用来作冶金除气剂、锻铁的热处理、增加合金钢高温强固性,硼还用于原子反应堆和高温技术中。棒状和条状硼钢在原子反应堆中广泛用作控制棒。由于硼具有低密度、高强度和高熔点的性质,可用来制作导弹的火箭中所用的某些结构材料。硼的化合物在农业、医药、玻璃工业等方面用途很广。
因此,硼资源的开发、利用,对于现代工业的发展,具有越来越重要的作用。
硼在半导体工业大量用作掺杂物,同时硼的化合物在杀虫剂、防腐剂的制造中也有着重要的地位。硼还是植物的必需营养元素。
硼烷可以作为火箭的高能燃料。
硼酸(H3BO3)是有防腐性能的弱酸。
硼化鎂在一定程度的低溫會變成超導體。
氮化硼可以作为工业上的固体润滑剂,被称为“白色石墨”;有趣的是,氮化硼和石墨类似,具有一种坚硬的同分异构体,其硬度仅次于钻石。
资源
世界上含硼矿物很多,根据含硼矿物的化学组成,可将其分为三类:硼硅酸盐矿物、硼铝硅酸盐矿物和硼酸盐矿物。
其中,硼硅酸盐矿物主要是硅钙硼石和赛黄晶;硼铝硅酸盐矿物主要有电气石和斧石。这两类硼矿物中,除了硅钙硼石尚具有工业价值外,其他或是难以加工,或因未大量聚集成工业矿床而意义不大。目前,作为硼工业原料的主要是第三类——硼酸盐矿物。这类矿物有100多种,但作为工业硼资源开发利用的仅有10余种,如天然硼砂、遂安石、硼镁石、硬硼钙石、天然硼酸、钠硼解石、柱硼镁石等。