Найчастіше уявлення про борю пов'язують не з простою речовиною, властивості якого маловідомі, а з сполуками – борною кислотою або її сіллю, званої бурою. Елемент бор широко розповсюджений у земній корі, достатньо сказати, що більше ста гірських порід і мінералів містять його у своєму складі. У нашій статті ми вивчимо фізичні і хімічні властивості елемента і розглянемо області застосування бору та його сполук у промисловості, медицині і сільському господарстві. Цікавим є також питання впливу сполук на організм людини і їх роль в обміні речовин, який ми з'ясуємо на конкретних прикладах.

Особливості фізичних властивостей

Для людини, не пов'язаного з хімією, основні характеристики елемента – агрегатний стан, щільність, температура кипіння або плавлення – маловідомі. Більш того, як просте речовина елемент бор в природі не зустрічається. При звичайних умовах він являє собою аморфну масу темного кольору. Кристалічна форма має різне забарвлення: безбарвну, червону або сіру. З'єднання може утворювати до десяти видів аллотропних модифікацій, які відрізняються між собою будовою кристалічної решітки. Вона ж, у свою чергу, залежить від температури отримання речовини. Бор крихкий, але дуже твердий, і з цієї характеристиці поступається лише алмазу, він також добре проводить електричний струм.

Положення в періодичній системі: характерні особливості з'єднання

Властивості елемента бор визначаються місцем, яке він займає в періодичній системі хімічних елементів Менделєєва Д. І Будучи р-елементом, досліджуване нами речовина проявляє як неметалеві, так і металеві властивості і в з'єднаннях має ступінь окислювання, рівну +3. Це означає, що для утворення хімічного зв'язку атом бору віддає три своїх електрона, розташованих на останньому енергетичному рівні. Багато загальних фізичних і хімічних властивостей у нього з кремнієм, розташованим у періодичній системі по діагоналі. В 13-й групі таблиці властивості хімічного елемента бор мають найбільш виражений неметалевий характер. Із збільшенням заряду ядра атома у всіх інших представників – алюмінію, галію, індію – спостерігається плавне посилення ознак металів. Атоми елемента зустрічаються у вигляді двох ізотопів з масовими числами 10 і 11. Перший з них має цікаву властивість, що дозволило використовувати ізотоп в ядерній фізиці, інший активно застосовують у металургійному виробництві. Ознайомимося з ними докладніше.

Роль елементу в сучасних галузях промисловості

Ізотоп 10 B здатний поглинати швидко рухаються в реакторах атомних станцій елементарні частинки – нейтрони. Його використовують в якості фактора, що не дозволяє ядерної реакції перейти в неконтрольовану фазу, яка закінчується вибухом. При виплавці чорних і кольорових металів просте речовина застосовують як добавки, що зменшує розмір зернистості сплаву, що значно покращує його фізичні показники. Здатність до утворення шару на металевих поверхнях – ця характеристика хімічного елемента бор, звана борованием, підвищує якість виробів, оберігаючи їх від корозії.

Як отримують просте речовина?

Вільний бор у вигляді аморфного порошку можна добути відновленням його оксиду металевим магнієм. Отримане з'єднання містить домішки, не отримало широкого розповсюдження. Тому в останнім часом застосовують метод термічного розкладання боранов – сполук з воднем, або ж відновлення галогенідів бору. У цьому випадку чистота бору висока. Він має вигляд чорного і дуже твердого кристала.

Поширення в природі

Більше ста мінералів і руд містять елемент у вигляді боратів і боросиликатов. Найбільш відомі з них – датолит і кристалогідрат Na 2 B 2 O 7 x 10 H 2 O, званий бурою. Вони входять в склад порід, утворених в результаті вулканічних вивержень, а також і тих, що мають осадове походження. Ось ще деякі представники борсодержащих порід. Наприклад, названий на честь італійського хіміка А. Авогадро, визначив молярний об'єм газів, мінерал авогадрит. Це комплексне з'єднання калію, фтору і бору. Інша, досить рідкісне з'єднання – улексит, являє собою кристалогідрат сполук кальцію і натрію. Або пейнит – мінерал, що містить джерело цінних елементів, таких як алюміній, цирконій, бор. Характеристика елемента буде неповною, якщо ми не згадаємо про широке його поширення в складі геотермальних мінеральних вод, гейзерів і морської води. Особливо високий вміст іонів В 3+ реєструється в бальнеологічних питних і джерелах Кавказу і Криму.

Особливості реакцій з хімічними речовинами

Як ми вже говорили, властивості бору багато в чому нагадують кремній. При звичайній температурі і тиску він досить пасивний і вступає у взаємодію тільки з самим активним неметаллом – фтором. При нагріванні реагує з хлором, бромом та іншими галогенами, а також з фосфором, азотом і вуглецем. Щоб отримати з'єднання бору з воднем, застосовують реакцію між сильною неорганічної кислотою і боратами лужних і лужноземельних металів. В окисно-відновних реакціях з оксидами, наприклад фосфору або кремнію, елемент бор поводиться як відновник, а от з лугами не взаємодіє зовсім. Трехосновную кислоту – H 3 BO 3 , що є важливим для промисловості сировиною, можна отримати дією на просте речовина гарячих розчинів азотної або сірчаної кислот або розчиненням бору в царській горілці: суміші азотної і соляної кислот. Борна кислота має виражені бактерицидні властивості і застосовується в медицині. Проте у великих дозах вона дуже токсична, тому в даний час її використання обмежене.

Солі борних кислот

Якщо в хімічній літературі згадуються борати, то мова йде про солях тетраборной кислоти H 2 B 4 O 7 або інших, менш гідратованих з'єднаннях, ніж звичайна борна кислота. Найбільше значення для промисловості має тетраборат натрію, в побуті він часто називається бурою. При виготовленні фаянсових і фарфорових виробів елемент бор застосовують як компонент глазурі, а при виробництві емальованого посуду бура входить до складу її покриття. Тетраборат натрію давно застосовується в скляній промисловості для додання склу спеціальних властивостей, наприклад таких, як висока прозорість і здатність пропускати до 75% всіх ультрафіолетових променів, сприймаються живими об'єктами.

Як мікроелемент Бор в організмах

Найбільш важливий вплив має цей компонент на рослини. Він входить до складу фітогормонів, які регулюють розвиток освітньої тканини – меристеми, розташованої на верхівках молодих пагонів і в точки росту рослини. Якщо грунт бідна на іони B 3+ , то спостерігається не тільки відставання в розвитку, але і пригнічення репродуктивних функцій, і рослина перестає утворювати квітки. Хімічний елемент бор надходить у ґрунт разом з мінеральними добривами, які вносять восени. Є рослини-індикатори, за якими можна судити про зміст з'єднання в ґрунтовому розчині. Наприклад, галофит солянка при високій концентрації аніонів BO 3 3 - стає гігантських розмірів, а солерос і полин степова припиняють свій ріст. Бор важливий і для організму людини. Він впливає на функцію інсуліну, підвищуючи його активність, регулює вироблення статевих гормонів та проведення збудження по нервовому волокну. У нашій статті ми дали характеристику елемента бор і з'ясували його значення для життя людини.