פרופיל מתכת: בורון

מבט על בורון המתכת למחצה

בורון הוא מתכת קשה מאוד עמיד בחום, כי ניתן למצוא במגוון של צורות, והוא נמצא בשימוש נרחב תרכובות לעשות הכל, מ bleaches ו זכוכית מוליכים למחצה ודשנים חקלאיים.

המאפיינים של בורון הם:

• סמל אטומי: B
• מספר אטומי: 5
• אלמנט קטגוריה: מטלואידית
• צפיפות: 2.08g / cm3
• נקודת התכה: 3769 F (2076 C)
• נקודת רתיחה: 7101 F (3927 C)
• קשיותו של מוחמד: ~ 9.5

מאפייני בורון

בוראל היסודי הוא מתכת חצי אלוטרופית, כלומר האלמנט עצמו יכול להתקיים בצורות שונות, כל אחד עם תכונות פיסיקליות וכימיות שלו. כמו כן, כמו מתכות אחרות למחצה (או מטלואידים), חלק מהמאפיינים של בורון הם מתכתיים בטבע בעוד אחרים דומים יותר לבלתי מתכות.

בורון טוהר גבוה קיים גם כחום כהה אמורפי לאבקה שחורה או מתכת גבישית כהה, מבריקה ופריכה.

קשה מאוד ועמיד בפני חום, בורון הוא מוליך עניים של חשמל בטמפרטורות נמוכות, אבל זה משתנה עם עליית הטמפרטורות. בעוד בורון גבישי הוא יציב מאוד ולא תגובתי עם חומצות, הגרסה אמורפי לאט לאט חמצון באוויר יכול להגיב באלימות בחומצה.

בצורת גבישי, בורון הוא השני הקשה ביותר של כל האלמנטים (מאחורי פחמן רק בצורת היהלום שלה) ויש לו את אחת הטמפרטורות הגבוהות להמיס. בדומה לפחמן, שעבורו חוקרים בטעות לעיתים קרובות את האלמנט, בורון יוצר קשרים קוולנטיים יציבים המקשים על הבידוד.

אלמנט מס '5 יש גם את היכולת לספוג מספר גדול של נויטרונים, מה שהופך אותו חומר אידיאלי עבור מוטות בקרה גרעיני.

מחקרים אחרונים הראו כי כאשר סופר מקורר, צורות בורון עדיין מבנה אטומי שונה לחלוטין המאפשר את זה כדי לשמש מוליך.

היסטוריה של בורון

בעוד גילוי של בורון מיוחסת גם כימאים צרפתית ואנגלית לחקור מינרלים borate בתחילת המאה ה -19, הוא האמין כי מדגם טהור של אלמנט לא הופק עד 1909.

בורון מינרלים (המכונה לעתים קרובות borates), לעומת זאת, כבר בשימוש על ידי בני האדם במשך מאות שנים. השימוש המוקלט הראשון של בורקס (בורט טבעי נתרן טבעי) היה על ידי צמידי זהב שהשתמשו המתחם כמו שטף כדי לטהר זהב וכסף במאה ה -8 לספירה

Glazes על קרמיקה סינית המתוארכת בין המאות 3 ו 10 לספירה הוכחו גם לעשות שימוש המתחם הטבעי.

שימושים מודרניים של בורון

המצאת זכוכית borosilicate יציב תרמית בסוף 1800 סיפקה מקור חדש של ביקוש מינרלים borate. עושה שימוש בטכנולוגיה זו, קורנינג זכוכית עבודות הציג Pyrex כלי זכוכית בשנת 1915.

בשנים שלאחר המלחמה, בקשות בורון גדל לכלול מגוון רחב של תעשיות. בורון ניטריד החלה לשמש קוסמטיקה יפנית, ובשנת 1951, שיטת הייצור של סיבי בורון פותחה. הכורים הגרעיניים הראשונים, שהופיעו בתקופה זו, עשו שימוש גם בבורון בשליטתם.

מיד לאחר האסון הגרעיני בצ'רנוביל ב -1986 נזרקו 40 טון תרכובות בורון על הכור כדי לסייע בשליטה על שחרור הרדיונוקלידים.

בתחילת 1980, את הפיתוח של כוח גבוהה קבועים Earth magnets נדיר נוסף יצר שוק חדש גדול עבור אלמנט.

מעל 70 טון מטרי של ניאודימיום ברזל בורון (NdFeB) מגנטים מיוצרים כעת מדי שנה לשימוש בכל דבר, החל מכוניות חשמליות לאוזניות.

בסוף 1990, פלדה בורון החלו בשימוש במכוניות כדי לחזק רכיבים מבניים, כגון סורגים בטיחות.

הפקה של בורון

אמנם מעל 200 סוגים שונים של מינרלים borate קיימים בקרום כדור הארץ, רק 4 חשבון עבור מעל 90 אחוזים של מיצוי מסחרי של בורון ובורון compounds: tincal, קרניט, קולמניט, ו ulexite.

כדי לייצר צורה טהורה יחסית של אבקת בורון, תחמוצת בור כי קיים מינרל מחומם עם מגנזיום או שטף אלומיניום. הירידה מייצרת אבקת בורון היסודי כי הוא כ 92 אחוז טהור.

בורון טהור יכול להיות מיוצר על ידי הפחתת עוד יותר הלידות בורון עם מימן בטמפרטורות מעל 1500 C (2732 F).

בורון טוהר גבוהה, נדרש לשימוש מוליכים למחצה, יכול להתבצע על ידי decobposing diborane בטמפרטורות גבוהות גבישים בודדים הגוברת באמצעות ההיתוך האזור או שיטת Czolchralski.

בקשות עבור בורון

בעוד ששש מיליון טונות מטוריות של בורון המכילות מינרלים מכורים מדי שנה, הרוב המכריע של זה נצרך כמו מלחים borate, כגון חומצה בורית תחמוצת בור, עם מעט מאוד להיות המרה לבור היסודי. למעשה, רק כ 15 טון מטרי של בורון היסודי נצרכים מדי שנה.

רוחב השימוש של בורון ובורון compounds הוא רחב ביותר. יש מעריכים כי ישנם למעלה מ -300 שימושים שונים בסוף האלמנט בצורותיו השונות.

חמשת השימושים העיקריים הם:

• זכוכית (למשל, זכוכית borosilicate יציב תרמית)
• קרמיקה (למשל, זיגוג אריח)
• חקלאות (כגון חומצת בור בדשנים נוזליים).
• דטרגנטים (למשל, נתרן perborate בחומר כביסה)
• Bleaches (למשל, מסיר כתמים ביתיים ותעשייתיים)

בורון יישומים מתכות

למרות בורון מתכתי יש שימושים מעטים מאוד, האלמנט הוא מוערך מאוד במספר יישומים מתכות. על ידי הסרת פחמן וזיהומים אחרים כפי שהוא אג"ח ברזל, כמות זעירה של בורון, רק כמה חלקים למיליון, הוסיף פלדה יכול לעשות את זה ארבע פעמים חזק יותר פלדה גבוהה כוח גבוהה.

היכולת של אלמנט להמיס ולהסיר סרט תחמוצת מתכת גם עושה את זה אידיאלי עבור ריתוך השטף. בורון טריכלוריד מסיר nitrides, carbides, תחמוצת מתכת מותכת. כתוצאה מכך, בורון trichloride משמש בייצור אלומיניום, מגנזיום, אבץ וסגסוגות נחושת.

ב מטלורגיה אבקת, הנוכחות של מתכת borides מגביר מוליכות וכוח מכני. במוצרי ברזל, הקיום שלהם מגביר עמידות בפני קורוזיה וקשיות, ואילו סגסוגות טיטניום המשמש מסגרות סילון טורבינת חלקים borides להגדיל את כוח מכני.

סיבי בורון, אשר נעשים על ידי הפקדת אלמנט הידריד על חוט טונגסטן, הם חומר חזק, מבניים אור מתאים לשימוש ביישומים וחלל, כמו גם מועדוני גולף וקלטת מתיחה גבוהה.

הכללת בורון ב מגנט NdFeB הוא קריטי לתפקוד של מגנטים קבועים כוח גבוהה המשמשים טורבינות רוח, מנועים חשמליים, וכן מגוון רחב של אלקטרוניקה.

הנטייה של בורון לקליטת נויטרונים מאפשרת לו להשתמש במוטות בקרה גרעיניים, מגני קרינה וגלאי נויטרונים.

לבסוף, בורון קרביד, החומר השלישי הקשה ביותר הידוע, משמש בייצור של שריונים שונים אפודים מגן, כמו גם שוחקים ללבוש חלקים.

_{מקורות:}

_{Chemicool. בּוֹר
כתובת האתר: http://www.chemicool.com/elements/boron.html
USGS. מידע על מינרלים. בּוֹר
כתובת אתר: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/boron/}