Meistens ist das Konzept von Bor nicht damit verbundeneine einfache Substanz, deren Eigenschaften wenig bekannt sind, und mit Verbindungen - Borsäure oder deren Salz, genannt Borax. Das Element Bor ist in der Erdkruste weit verbreitet, es genügt zu sagen, dass es in mehr als hundert Gesteinen und Mineralien enthalten ist. In unserem Artikel werden wir die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Elements untersuchen und die Anwendungsbereiche von Bor und seinen Verbindungen in Industrie, Medizin und Landwirtschaft betrachten. Interessant ist auch die Frage nach dem Einfluss von Boraten auf den menschlichen Körper und ihrer Rolle im Stoffwechsel, die wir anhand konkreter Beispiele herausfinden werden.
Merkmale der physikalischen Eigenschaften
Für eine Person, die nicht mit Chemie verbunden ist, ist die HauptsacheDie Eigenschaften des Elements - Aggregatzustand, Dichte, Siede- oder Schmelzpunkt - sind wenig bekannt. Darüber hinaus kommt das Element Bor in der Natur nicht als einfache Substanz vor. Unter normalen Bedingungen ist es eine dunkle amorphe Masse. Die kristalline Form hat verschiedene Farben: farblos, rot oder grau. Die Verbindung kann bis zu zehn Arten allotroper Modifikationen bilden, die sich in der Struktur des Kristallgitters voneinander unterscheiden. Dies hängt wiederum von der Temperatur ab, mit der die Substanz aufgenommen wird. Bor ist spröde, aber sehr hart, und in dieser Eigenschaft ist es nach Diamant an zweiter Stelle, es leitet auch elektrischen Strom gut.
Position im Periodensystem: charakteristische Merkmale der Verbindung
Die Eigenschaften des Elements Bor werden durch den Ort bestimmtwelches er im Periodensystem der chemischen Elemente von D.I. Mendeleev. Als p-Element weist die untersuchte Substanz sowohl nichtmetallische als auch metallische Eigenschaften auf und weist in Verbindungen eine Oxidationsstufe von +3 auf. Dies bedeutet, dass das Boratom zur Bildung einer chemischen Bindung drei seiner Elektronen abgibt, die sich auf dem letzten Energieniveau befinden. Es teilt viele physikalische und chemische Eigenschaften mit Silizium, das sich diagonal im Periodensystem befindet. In der 13. Gruppe der Tabelle haben die Eigenschaften des chemischen Elements Bor den ausgeprägtesten nichtmetallischen Charakter. Mit einer Zunahme der Ladung des Atomkerns in allen anderen Vertretern - Aluminium, Gallium, Indium - wird eine allmähliche Zunahme der Vorzeichen von Metallen beobachtet. Atome eines Elements treten in Form von zwei Isotopen mit den Massenzahlen 10 und 11 auf. Das erste hat eine interessante Eigenschaft, die es ermöglichte, das Isotop in der Kernphysik zu verwenden, das andere wird aktiv in der metallurgischen Produktion verwendet. Lassen Sie uns sie näher kennenlernen.
Rolle des Elements in der modernen Industrie
Isotop 10B kann sich schnell bewegende absorbierenin Reaktoren von Kernkraftwerken Elementarteilchen - Neutronen. Es wird als ein Faktor verwendet, der verhindert, dass eine Kernreaktion in eine unkontrollierte Phase übergeht, die in einer Explosion endet. Beim Schmelzen von Eisen- und Nichteisenmetallen wird eine einfache Substanz als Additiv verwendet, das die Korngröße der Legierung verringert und deren physikalische Eigenschaften erheblich verbessert. Die Fähigkeit, auf Metalloberflächen eine Schicht zu bilden - diese Eigenschaft des chemischen Elements Bor, das als Bohren bezeichnet wird, verbessert die Qualität der Produkte und schützt sie vor Korrosion.
Wie entsteht eine einfache Substanz?
Freies Bor in Form eines amorphen Pulvers kann seinErhalten Sie es, indem Sie sein Oxid mit metallischem Magnesium reduzieren. Die resultierende Verbindung enthält Verunreinigungen und ist nicht weit verbreitet. Daher wurde kürzlich das Verfahren der thermischen Zersetzung von Boranverbindungen mit Wasserstoff oder der Reduktion von Borhalogeniden angewendet. In diesem Fall ist die Borreinheit hoch. Es hat das Aussehen eines schwarzen und sehr harten Kristalls.
In der Natur verbreiten
Mehr als hundert Mineralien und Erze enthalten das Element in Form von Boraten und Borosilikaten. Die bekanntesten von ihnen sind Datolit und kristallines Hydrat Na2In der2Oh!7 × 10 H.2O Borax genannt.Sie sind Teil der Gesteine, die durch Vulkanausbrüche entstanden sind, sowie solche, die sedimentären Ursprungs sind. Hier sind einige weitere Vertreter von borhaltigen Gesteinen. Zum Beispiel benannt nach dem italienischen Chemiker A. Avogadro, der das Molvolumen von Gasen, dem Mineral Avogadrit, bestimmte. Es ist eine komplexe Verbindung aus Kalium, Fluor und Bor. Eine andere, eher seltene Verbindung, Ulexit, ist ein kristallines Hydrat von Calcium- und Natriumboraten. Oder Painit - ein Mineral, das ein Lagerhaus mit wertvollen Elementen wie Aluminium, Zirkonium und Bor enthält. Die Charakterisierung des Elements wird unvollständig sein, wenn wir uns nicht an seine weite Verbreitung in der Zusammensetzung von geothermischem Mineralwasser, Geysiren und Meerwasser erinnern. Besonders hoher Gehalt an B-Ionen3+ registriert in balneologischen und Trinkquellen im Kaukasus und auf der Krim.
Merkmale von Reaktionen mit Chemikalien
Wie wir bereits gesagt haben, sind die Eigenschaften von Bor weitgehendähneln Silizium. Bei normaler Temperatur und normalem Druck ist es eher passiv und interagiert nur mit dem aktivsten Nichtmetall - Fluor. Beim Erhitzen reagiert es mit Chlor, Brom und anderen Halogenen sowie mit Phosphor, Stickstoff und Kohlenstoff. Um eine Verbindung von Bor mit Wasserstoff zu erhalten, wird eine Reaktion zwischen einer starken anorganischen Säure und Boraten von Alkali- und Erdalkalimetallen verwendet. Bei Redoxreaktionen mit Oxiden wie Phosphor oder Silizium verhält sich das Borelement wie ein Reduktionsmittel, interagiert jedoch überhaupt nicht mit Alkalien. Tribasinsäure - H.3BO3Das ist ein wichtiger Rohstoff für die Industrie.kann durch Einwirken auf eine einfache Substanz mit heißen Salpeter- oder Schwefelsäurelösungen oder durch Auflösen von Bor in Königswasser erhalten werden: ein Gemisch aus Salpetersäure und Salzsäure. Borsäure hat ausgeprägte bakterizide Eigenschaften und wird in der Medizin eingesetzt. In hohen Dosen ist es jedoch hochgiftig, so dass seine Verwendung derzeit begrenzt ist.
Borsäuresalze
Wenn Borate in der chemischen Literatur erwähnt werden, dann sprechen wir von Salzen der Tetraborsäure H.2In der4Oh!7 oder andere weniger hydratisierte Verbindungen,als herkömmliche Borsäure. Natriumtetraborat ist für die Industrie von größter Bedeutung, im Alltag wird es oft als Borax bezeichnet. Bei der Herstellung von Steingut und Porzellanprodukten wird das Borelement als Bestandteil der Glasur verwendet, und bei der Herstellung von emaillierten Schalen ist der Borax Teil seiner Beschichtung. Natriumtetraborat wird seit langem in der Glasindustrie verwendet, um Glas besondere Eigenschaften zu verleihen, wie z. B. hohe Transparenz und die Fähigkeit, bis zu 75% aller von lebenden Objekten wahrgenommenen ultravioletten Strahlen zu übertragen.
Bor als Spurenelement in Organismen
Der wichtigste Einfluss wird von dieser Komponente ausgeübt.auf Pflanzen. Es ist Teil der Phytohormone, die die Entwicklung des Bildungsgewebes regulieren - das Meristem, das sich an den Spitzen junger Triebe und am Punkt des Pflanzenwachstums befindet. Wenn der Boden arm an B-Ionen ist3+, dann gibt es nicht nur eine Verzögerung in der Entwicklung,aber auch Unterdrückung der Fortpflanzungsfunktionen, und die Pflanze hört auf, Blüten zu bilden. Das chemische Element Bor gelangt zusammen mit Mineraldüngern, die im Herbst ausgebracht werden, in den Boden.
Es gibt Indikatorpflanzen, anhand derer man den Gehalt einer Verbindung in einer Bodenlösung beurteilen kann. Zum Beispiel Halophyt Solyanka mit einer hohen Konzentration an BO33- wird gigantisch groß und saltros undSteppenbeifuß hört auf zu wachsen. Bor ist auch wichtig für den menschlichen Körper. Es beeinflusst die Funktion von Insulin, erhöht seine Aktivität, reguliert die Produktion von Sexualhormonen und die Erregungsleitung entlang der Nervenfaser.
In unserem Artikel haben wir das Element Bor charakterisiert und seine Bedeutung für das menschliche Leben herausgefunden.
