في معظم الأحيان ، لا ترتبط فكرة البورونمادة بسيطة ، خصائصها غير معروفة ، ومع المركبات - حمض البوريك أو ملحه ، يسمى البوراكس. ينتشر عنصر البورون في قشرة الأرض ، ويكفي أن نقول أن أكثر من مائة صخرة ومعادن تحتويها في تكوينها. في مقالتنا ، سوف ندرس الخصائص الفيزيائية والكيميائية لعنصر وننظر في مجال تطبيق البورون ومركباته في الصناعة والطب والزراعة. سؤال آخر مثير للاهتمام هو تأثير البورات على جسم الإنسان ودوره في التمثيل الغذائي ، والذي سنكتشفه مع أمثلة محددة.
ملامح الخصائص الفيزيائية
بالنسبة لشخص لا علاقة له بالكيمياء ، الأساسيخصائص العنصر - حالة التجميع أو الكثافة أو درجة الغليان أو الانصهار - غير معروفة. علاوة على ذلك ، كمادة بسيطة ، لا يحدث عنصر البورون في الطبيعة. في ظل الظروف العادية ، هي كتلة غير متبلور من اللون الداكن. الشكل البلوري له لون مختلف: عديم اللون أو أحمر أو رمادي. يمكن أن يشكل المركب ما يصل إلى عشرة أنواع من التعديلات التغايرية التي تختلف في بنية الشبكة البلورية. وهو بدوره يعتمد على درجة حرارة المادة. البورون هش ، لكنه صعب للغاية ، وفي هذه الخاصية يأتي في المرتبة الثانية بعد الماس ؛ كما أنه يوصل التيار الكهربائي بشكل جيد.
الموقع في النظام الدوري: الخصائص المميزة للمركب
يتم تحديد خصائص عنصر البورون من قبل المكانالتي يشغلها في النظام الدوري للعناصر الكيميائية مندليف. كونها عنصر p ، فإن المادة التي درسناها تعرض كل من الخصائص غير المعدنية والمعدنية وفي المركبات لديها حالة أكسدة +3. هذا يعني أنه من أجل تكوين رابطة كيميائية ، تتخلى ذرة البورون عن إلكتروناتها الثلاثة الموجودة عند مستوى الطاقة الأخير. لديه العديد من الخصائص الفيزيائية والكيميائية المشتركة مع السيليكون الموجود قطريًا في النظام الدوري. في المجموعة الثالثة عشرة من الجدول ، تتميز خصائص العنصر الكيميائي البورون بالحرف غير المعدني الأكثر وضوحًا. مع زيادة شحنة النواة الذرية ، أظهر جميع الممثلين الآخرين - الألمنيوم ، الغاليوم ، والإنديوم - زيادة سلسة في علامات المعادن. تم العثور على ذرات العنصر في شكل نظيرتين بأعداد كبيرة 10 و 11. الأولى لها خاصية مثيرة للاهتمام ، مما جعل من الممكن استخدام النظائر في الفيزياء النووية ، والأخرى تستخدم بنشاط في الإنتاج المعدني. دعونا نتعرف عليهم بمزيد من التفصيل.
دور العنصر في الصناعات الحديثة
النظائر 10B قادر على امتصاص الحركة السريعةمفاعلات المحطة الذرية الجسيمات الأولية - النيوترونات. يتم استخدامه كعامل لا يسمح لرد فعل نووي بالذهاب إلى مرحلة غير خاضعة للرقابة تنتهي بانفجار. في صهر المعادن الحديدية وغير الحديدية ، يتم استخدام مادة بسيطة كمادة مضافة تقلل من حجم حبيبات السبائك ، مما يحسن بشكل كبير خصائصها الفيزيائية. القدرة على تشكيل طبقة على الأسطح المعدنية - هذه الخاصية للعنصر الكيميائي البورون ، تسمى البورون ، تحسن جودة المنتجات ، وتحميها من التآكل.
كيف تحصل على مادة بسيطة؟
يمكن للبورون الحر في شكل مسحوق غير متبلورللحصول عليها عن طريق اختزال أكسيدها بالمغنيسيوم المعدني. يحتوي المركب الناتج على شوائب ، غير مستخدمة على نطاق واسع. لذلك ، تم استخدام طريقة التحلل الحراري للبوران - مركبات مع الهيدروجين ، أو تقليل هاليدات البورون - مؤخرًا. في هذه الحالة ، نقاء البورون مرتفع. لها مظهر بلوري أسود وصلب جدا.
تنتشر في الطبيعة
يحتوي أكثر من مائة من المعادن والخامات على عنصر على شكل بورات وبورسيليكات. وأشهرها هي الداتوليت والبلورات نا2في2يا7 × 10 ساعات2يا دعا البوراكس.وهي جزء من الصخور التي تكونت نتيجة للانفجارات البركانية ، وكذلك تلك ذات الأصل الرسوبي. فيما يلي بعض ممثلي الصخور المحتوية على البورون. على سبيل المثال ، المعدن المسمى avogadrite ، الذي سمي على اسم الكيميائي الإيطالي A. Avogadro ، الذي حدد الحجم المولي للغازات. هذا مركب معقد من البوتاسيوم والفلور والبورون. مركب آخر ، نادر نوعًا ما ، ulexite ، هو هيدرات بلورية من الكالسيوم وبورات الصوديوم. أو الطلاء هو معدن يحتوي على مخزن للعناصر القيمة مثل الألومنيوم والزركونيوم والبورون. ستكون خاصية العنصر غير مكتملة إذا لم نتذكر توزيعها الواسع في تكوين المياه المعدنية الحرارية الأرضية والسخانات ومياه البحر. خاصة المحتوى العالي من الأيونات3+ مسجلة في الينابيع بالمياه المعدنية وشرب القوقاز والقرم.
ملامح التفاعلات مع المواد الكيميائية
كما قلنا ، فإن خصائص البورون إلى حد كبيرتشبه السيليكون. في درجة الحرارة والضغط العاديين ، يكون السلبي إلى حد ما ويتفاعل فقط مع أكثر المواد غير الفلورية نشاطًا - الفلور. عند تسخينه ، يتفاعل مع الكلور والبرومين والهالوجينات الأخرى ، وكذلك الفوسفور والنيتروجين والكربون. للحصول على مركب البورون مع الهيدروجين ، يتم استخدام تفاعل بين حمض غير عضوي قوي وبورات من معادن الأرض القلوية والقلوية. في تفاعلات الأكسدة والاختزال مع الأكاسيد ، مثل الفوسفور أو السليكون ، يتصرف عنصر البورون كعامل اختزال ، لكنه لا يتفاعل مع القلويات على الإطلاق. حمض تريباسيك - ح3في3وهي مادة خام مهمة للصناعةيمكن الحصول عليها عن طريق العمل على مادة بسيطة من المحاليل الساخنة لأحماض النتريك أو الكبريتيك أو عن طريق إذابة البورون في الماء الملكي: خليط من أحماض النتريك والهيدروكلوريك. حمض البوريك له خصائص مبيدة للجراثيم ويستخدم في الطب. ومع ذلك ، في الجرعات الكبيرة ، فهو شديد السمية ، وبالتالي فإن استخدامه محدود حاليًا.
أملاح حمض البوريك
إذا تم ذكر البورات في الأدبيات الكيميائية ، فإننا نتحدث عن أملاح حمض رباعي الزئبق H2في4يا7 أو مركبات أخرى أقل ترطيبًا ،من حمض البوريك العادي. والأكثر أهمية للصناعة هو tetraborate الصوديوم ؛ في الحياة اليومية غالبًا ما يطلق عليه البوراكس. في صناعة المنتجات الفخارية والخزفية ، يتم استخدام عنصر البورون كعنصر من الصقيل ، وفي صناعة مثقاب الأواني الزجاجية المطلية بالمينا جزء من طلاءها. لطالما استخدم رباعي الصوديوم في صناعة الزجاج لإضفاء خصائص خاصة على الزجاج ، على سبيل المثال ، مثل الشفافية العالية والقدرة على نقل ما يصل إلى 75 ٪ من جميع الأشعة فوق البنفسجية التي تدركها الكائنات الحية.
البورون كعنصر ضئيل في الكائنات الحية
هذا المكون هو الأهم.للنباتات. إنه جزء من الهرمونات النباتية التي تنظم تطور الأنسجة التعليمية - المريستيم ، الموجود على قمم البراعم الشابة وعند نقطة نمو النبات. إذا كانت التربة فقيرة في أيونات B3+، ثم ليس هناك فقط تأخر في التنمية ،ولكن تثبيط وظائف الإنجاب ، ويتوقف النبات عن تكوين الزهور. يدخل العنصر الكيميائي البورون التربة مع الأسمدة المعدنية التي يتم تطبيقها في الخريف.
هناك نباتات مؤشر يمكننا من خلالها الحكم على محتوى المركب في محلول التربة. على سبيل المثال ، خليط من halophyte مع تركيز عال من الأنيونات BO33- يصبح عملاق ، والمعزوفات المنفردة والسهوب مرارة تتوقف عن النمو. البورون مهم لجسم الإنسان. يؤثر على وظيفة الأنسولين ، ويزيد من نشاطه ، وينظم إنتاج الهرمونات الجنسية وإجراء الإثارة على طول الألياف العصبية.
في مقالتنا ، قدمنا توصيفًا لعنصر البورون واكتشفنا أهميته للحياة البشرية.
