Жартылай металл борға шолу
Бор - әртүрлі нысандарда кездесетін және ағартқыштар мен әйнекке жартылай өткізгіштер мен ауыл шаруашылық тыңайтқыштарын жасау үшін қосылыстарда кеңінен қолданылатын өте қатты және ыстыққа төзімді жартылай метал.
Бордың қасиеттері:
- Атом символы: B
- Атом нөмірі: 5
- Element Категория: Металлоид
- Тығыздығы: 2,08 г / см3
- Еріту нүктесі: 3769 F (2076 С)
- Қайнау температурасы: 7101 F (3927 C)
- Moh's қаттылығы: ~ 9.5
Бордың сипаттамасы
Elemental бор - бұл аллотропты жартылай метал, яғни элементтің әрқайсысы өздерінің физикалық және химиялық қасиеттерімен әр түрлі болуы мүмкін. Сондай-ақ, басқа жартылай металдар (немесе металлоидтер) секілді, кейбір борлардың қасиеттері металдан, ал басқалары металл емес.
Жоғары тазалығы бар бор қара аморфты қара қоңыр немесе қара ұнтақ немесе қара, жылтыр және сынғыш кристалды металл ретінде бар.
Өте қатаң және жылуға төзімді, бор - төмен температураларда электр энергиясының кедей өткізгіші, бірақ бұл температура көтеріледі. Кристалдық бор өте тұрақты және қышқылдармен реактивті болмаса да, аморфтық нұсқа ауада баяу тотықтырады және қышқылға қатты әсер етуі мүмкін.
Кристалдық түрінде бор - барлық элементтердің ең қиыны (тек көміртегі оның Алмаз түрінде) және ең жоғары балқу температураларының біріне ие. Ертедегі зерттеушілер жиі элементті байқап қалған көмірге ұқсас бор, тұрақты коваленттік байланыстарды қалыптастырады, бұл оқшаулануды қиындатады.
Бесінші элемент-ақ көптеген нейтронды сіңіру қабілетіне ие, бұл оны ядролық басқарушы роликтер үшін керемет материал бола алады.
Жақында жүргізілген зерттеулер көрсеткендей, өте суыған кезде, бор әлі де суперөткізгіш ретінде әрекет етуге мүмкіндік беретін мүлде әртүрлі атомдық құрылымды қалыптастырады.
Бордың тарихы
Бордың ашылуы 19 ғасырдың басында бауыр минералдарын зерттейтін француз және ағылшын химиктеріне жатқызылғанымен, элементтің таза үлгісі 1909 жылға дейін өндірілмеген деп есептеледі.
Дегенмен, бор минералдары (көбіне борат деп аталады), адамдар ғасырлар бойы қолданған. Боракстың алғаш рет қолданылуы (табиғи түрде кездесетін натрий бораты) 8-ші ғасырда алтын мен күмісті тазарту үшін ағын ретінде қолданылатын араб зергерлері болды.
3-ші және 10-шы ғасырлар аралығындағы қытайлық керамикадағы жыландар табиғи түрде пайда болған қосылысты пайдалану үшін де көрсетілді.
Борның қазіргі қолданысы
1800 жылдардың соңында термиялық тұрақты боросиликат шыны өнертабысы борат минералдарына жаңа сұраныс көзін берді. Осы технологияны пайдалану арқылы Corning Glass Works 1915 жылы Pyrex әйнек ыдысын енгізді.
Соғыстан кейінгі жылдарда борға арналған өтінімдер әр түрлі салаларды кеңейтетін болды. Бор нитраты жапондық косметикада қолданыла бастады, ал 1951 жылы борлы талшықтарға арналған өндіру әдісі жасалды. Осы кезеңде желіге кірген алғашқы ядролық реакторлар борды өздерінің басқару панелдерінде пайдаланды.
1986 жылы Чернобыль ядролық апатының кейінгі кезеңінде 40 тонна бор қосындылары радионуклидтерді босатуды басқару үшін реакторға түсірілді.
1980-жылдардың басында сирек кездесетін сирек кездесетін магниттердің дамуы элемент үшін үлкен жаңа нарық құрды.
Жылына 70 метрлік тонна неодималы-темір-бор (NdFeB) магниті электромобильден құлаққаптарға дейін қолдануға арналған.
90-шы жылдардың соңында борды болат автомобильдерде қауіпсіздіктің құрыштары сияқты құрылымдық компоненттерді күшейту үшін қолданыла бастады.
Бор өндіру
Жер қыртысында 200-ден астам борат минералдары бар болса да, бор мен бор қосылыстарын коммерциялық алудың 90 пайыздан астамы ғана бар: тингел, керней, колеманит және уселит.
Бор ұнтағының салыстырмалы таза түрін алу үшін, минералда бар бор оксиді магний немесе алюминий ағынымен қызады. Төмендеу шамамен бензин ұнтағын құрайды, ол шамамен 92% таза.
Таза борды одан әрі бор галогендерін 1500 С-тан (2732 F) жоғары температурада сутегімен азайту арқылы алуға болады.
Жартылай өткізгіштерде қолдану үшін қажетті жоғары тазалығы бар борды жоғары температурада диборанды бөлшектеу және аймақтың балқуы немесе Чолшральский әдісі арқылы жалғыз кристалдардың өсіп кетуі арқылы жасауға болады.
Bor компаниясының өтінімдері
Жыл сайын алты миллион тоннадан астам бор бар минералдар шығарылып жатса, олардың басым көпшілігі бор қышқылы және бор оксиді сияқты борды тұздар ретінде пайдаланылады, өте аз элементтік борға айналады. Шындығында жыл сайын шамамен 15 метрлік тонна элементтік бор пайдаланылады.
Бор мен бор қосылыстарының ені өте кең. Кейбіреулер әртүрлі нысандардағы 300-ден астам әртүрлі түпкілікті пайдалануды бағалайды.
Бес негізгі пайдалану:
- Шыны (мысалы, термиялық тұрақты боросиликат шыны)
- Керамика (мысалы, кафельдің глазурдері)
- Ауыл шаруашылығы (мысалы, сұйық тыңайтқыштардағы бор қышқылы).
- Жуғыш құралдар (мысалы, кір жуғыш затта натрий пербораты)
- Ағартқыштар (мысалы, тұрмыстық және өнеркәсіптік дақ кетіргіштер)
Бор металлургиялық қосымшалары
Металл борды қолдану өте аз болса да, элемент бірқатар металлургиялық қосымшаларда жоғары бағаланады. Көміртекті және басқа да қоспаларды темірмен байланыстыру арқылы алып тастау арқылы, борға тек бірнеше бөлік ғана болат, ол болатқа қосылады, оны орташа жоғары берікті болаттан төрт есе арттырады.
Элементтің металды тотықты пленканы еріту және алу қабілеті оны дәнекерлеу ағындары үшін де қолайлы етеді. Бор трихлориді балқытылған металды нитридтерден, карбидтерден және оксидтен тазартады. Нәтижесінде бор трихлориді алюминий, магний, мырыш және мыс қорытпаларын дайындау кезінде қолданылады.
Ұнтақ металлургияда металл боридтердің болуы өткізгіштігін және механикалық беріктігін арттырады. Қара өнімде олардың бар болуы коррозияға төзімділік пен қаттылықты арттырады, ал тектік қорытпаларда тектік қорытпаларда және турбиналық боридтерде қолданылатын механикалық беріктігі артады.
Гидридті элементті вольфрам сымына сақтау арқылы жасалатын борлы талшықтар аэроғарыштық қосымшаларда қолдануға арналған күшті, жеңіл құрылымдық материал, сондай-ақ гольф-клубтар мен жоғары созылу таспасы болып табылады.
NdFeB магнитіндегі борды қосу жел турбиналарында, электр қозғалтқыштарында және электрониканың кең ауқымында пайдаланылатын жоғары берік тұрақты магниттердің функциясы үшін маңызды.
Бордың нейтронды сіңіруге деген талпынысы оны ядролық басқарушы роликтерге, радиациялық қалқандарға және нейтронды детекторларға қолдануға мүмкіндік береді.
Ақыр соңында, бор карбиді, ең танымал үшінші зат, әртүрлі қару-жарақ пен оққа төзімді жастықшаларды, сондай-ақ абразивтер мен тозғыш бөлшектерді өндіруде қолданылады.
Көздер:
Chemicool. Бор
URL: http://www.chemicool.com/elements/boron.html
USGS. Минералдар туралы ақпарат. Бор
URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/boron/