Najčastejšie nie sú predstavy o bóri spojené sjednoduchá látka, ktorej vlastnosti sú málo známe, a so zlúčeninami - kyselinou boritou alebo jej soľou, ktorá sa nazýva borax. Element bór je rozšírený v zemskej kôre; stačí povedať, že ho obsahuje viac ako sto hornín a minerálov. V našom článku budeme študovať fyzikálne a chemické vlastnosti prvku a zvážime oblasti použitia bóru a jeho zlúčenín v priemysle, medicíne a poľnohospodárstve. Zaujímavá je aj otázka vplyvu boritanov na ľudský organizmus a ich úlohu v metabolizme, ktorú sa dozvieme na konkrétnych príkladoch.
Vlastnosti fyzikálnych vlastností
Pre osobu, ktorá nie je spojená s chémiou, hlavnácharakteristiky prvku - stav agregácie, hustota, teplota varu alebo teplota topenia - sú málo známe. Navyše, ako jednoduchá látka, prvok bór sa v prírode nevyskytuje. Za normálnych podmienok je to tmavá amorfná hmota. Kryštalická forma má rôzne farby: bezfarebnú, červenú alebo šedú. Táto zlúčenina môže tvoriť až desať typov alotropických modifikácií, ktoré sa navzájom líšia štruktúrou kryštálovej mriežky. Zase to závisí od teploty príjmu látky. Bór je krehký, ale veľmi tvrdý a v tejto vlastnosti je druhý za diamantom, tiež dobre vedie elektrický prúd.
Pozícia v periodickej tabuľke: charakteristické vlastnosti zlúčeniny
Vlastnosti prvku bór sú určené miestomktoré obsadzuje v periodickej tabuľke chemických prvkov D.I. Mendelejev. Pretože je to p-prvok, skúmaná látka vykazuje nekovové aj kovové vlastnosti a v zlúčeninách má oxidačný stav rovný +3. To znamená, že na vytvorenie chemickej väzby daruje atóm bóru tri svoje elektróny umiestnené na poslednej energetickej úrovni. Má veľa spoločných fyzikálnych a chemických vlastností so silikónom, ktoré sú umiestnené v diagonálnej tabuľke periodickej sústavy. V 13. skupine tabuľky majú vlastnosti chemického prvku bór najvýraznejší nekovový charakter. S nárastom náboja atómového jadra u všetkých ostatných predstaviteľov - hliníka, gália, india - sa pozoruje postupné zvyšovanie znakov kovov. Atómy prvku sa vyskytujú vo forme dvoch izotopov s hmotnostnými číslami 10 a 11. Prvý z nich má zaujímavú vlastnosť, ktorá umožňovala použitie izotopu v jadrovej fyzike, druhý sa aktívne používa v metalurgickej výrobe. Poďme sa s nimi zoznámiť podrobnejšie.
Úloha prvku v moderných priemyselných odvetviach
Izotop 10B je schopný absorbovať rýchlo sa pohybujúcev reaktoroch jadrových elektrární elementárne častice - neutróny. Používa sa ako faktor brániaci prechodu jadrovej reakcie do nekontrolovanej fázy, ktorá končí výbuchom. Pri tavení železných a neželezných kovov sa ako prísada používa jednoduchá látka, ktorá zmenšuje zrnitosť zliatiny, čo výrazne zlepšuje jej fyzikálne vlastnosti. Schopnosť vytvárať vrstvu na kovových povrchoch - táto vlastnosť chemického prvku bór, nazývaná vyvrtávanie, zvyšuje kvalitu výrobkov a chráni ich pred koróziou.
Ako sa získava jednoduchá látka?
Voľný bór vo forme amorfného prášku môže byťzískate ho redukciou oxidu s kovovým horčíkom. Výsledná zlúčenina obsahuje nečistoty a nie je široko používaná. Preto sa v poslednej dobe začala používať metóda tepelného rozkladu boránov - zlúčenín s vodíkom, alebo redukcie halogenidov bóru. V tomto prípade je bórová čistota vysoká. Má vzhľad čierneho a veľmi tvrdého kryštálu.
Distribúcia v prírode
Viac ako sto minerálov a rúd obsahuje prvok vo forme boritanov a borosilikátov. Najznámejšie z nich sú datolit a kryštalický hydrát Na2B2ach7 × 10 H2O nazývaný borax.Sú súčasťou hornín vytvorených v dôsledku sopečných erupcií, ako aj sedimentárneho pôvodu. Tu sú ďalší zástupcovia hornín obsahujúcich bór. Napríklad pomenované po talianskom chemikovi A. Avogadrovi, ktorý určil molárny objem plynov, minerál avogadrit. Je to komplexná zlúčenina draslíka, fluóru a bóru. Ďalšou pomerne vzácnou zlúčeninou, ulexitom, je kryštalický hydrát boritanu vápenatého a sodného. Alebo painit - minerál obsahujúci sklad cenných prvkov, ako je hliník, zirkón, bór. Charakterizácia prvku bude neúplná, ak si nebudeme pamätať jeho široké rozšírenie v zložení geotermálnych minerálnych vôd, gejzírov a morskej vody. Obzvlášť vysoký obsah iónov B.3+ registrované na balneologických a pitných prameňoch Kaukazu a Krymu.
Vlastnosti reakcií s chemikáliami
Ako sme už povedali, vlastnosti bóru sú z veľkej častipripomínajú kremík. Pri bežnej teplote a tlaku je dosť pasívny a interaguje iba s najaktívnejším nekovom - fluórom. Po zahriatí reaguje s chlórom, brómom a inými halogénmi, ako aj s fosforom, dusíkom a uhlíkom. Na získanie zlúčeniny bóru s vodíkom sa použije reakcia medzi silnou anorganickou kyselinou a boritanmi alkalických kovov a kovov alkalických zemín. Pri redoxných reakciách s oxidmi, ako je fosfor alebo kremík, sa prvok bór správa ako redukčné činidlo, ale vôbec neinteraguje s alkáliami. Kyselina tribasová - H3BO3čo je dôležitá surovina pre priemysel,sa dá získať pôsobením na jednoduchú látku pomocou horúcich roztokov kyseliny dusičnej alebo sírovej alebo rozpustením bóru v aqua regia: zmes kyseliny dusičnej a chlorovodíkovej. Kyselina boritá má výrazné baktericídne vlastnosti a používa sa v medicíne. Vo vysokých dávkach je však vysoko toxický, takže jeho použitie je v súčasnosti obmedzené.
Soli kyseliny boritej
Ak sú v chemickej literatúre uvedené boritany, potom hovoríme o soliach kyseliny tetraboritej H2B4ach7 alebo iné menej hydratované zlúčeniny,než konvenčná kyselina boritá. Tetraboritan sodný má pre priemysel najväčší význam, v každodennom živote sa mu často hovorí borax. Pri výrobe kameniny a porcelánových výrobkov sa ako súčasť glazúry používa bórový prvok a pri výrobe smaltovaných riadov je bórax súčasťou jeho povlaku. Tetraboritan sodný sa už dlho používa v sklárskom priemysle na dodanie skla špeciálnym vlastnostiam, ako je vysoká priehľadnosť a schopnosť prepúšťať až 75% všetkých ultrafialových lúčov vnímaných živými predmetmi.
Bór ako stopový prvok v organizmoch
Najdôležitejší vplyv má táto zložka.na rastlinách. Je to súčasť fytohormónov, ktoré regulujú vývoj vzdelávacieho tkaniva - meristému umiestneného na vrcholoch mladých výhonkov a v mieste rastu rastlín. Ak je pôda chudobná na ióny B.3+, potom nie je len zaostávanie vo vývoji,ale aj potlačenie reprodukčných funkcií a rastlina prestáva vytvárať kvety. Chemický prvok bór vstupuje do pôdy spolu s minerálnymi hnojivami, ktoré sa aplikujú na jeseň.
Existujú indikátorové rastliny, podľa ktorých je možné posúdiť obsah zlúčeniny v pôdnom roztoku. Napríklad halophyte solyanka s vysokou koncentráciou BO33- sa stáva gigantickou veľkosťou a saltros apalina stepná prestane rásť. Bór je tiež dôležitý pre ľudské telo. Ovplyvňuje funkciu inzulínu, zvyšuje jeho aktivitu, reguluje produkciu pohlavných hormónov a vedenie excitácie pozdĺž nervového vlákna.
V našom článku sme charakterizovali prvok bór a zistili sme jeho význam pre ľudský život.
