Сегодня мы поговорим об одном удивительном химическом элементе, который каждый из нас знает и любит с самого раннего детства. Его имя – бор. Это 28 по распространённости элемент в земной коре.
Полуметалл
Любой атом бора имеет пять протонов. И (если речь идёт о наиболее распространённом изотопе) шесть нейтронов. Вы, наверное, помните, что вторая электронная оболочка максимально может иметь восемь электронов. А у бора там их три. Так что она заполнена примерно наполовину. Поэтому бору почти так же легко потерять электроны (как металлу), так и приобрести их (как неметаллу). В итоге химики решили, чтобы никому не было обидно, что бор – это полуметалл. Или металлоид.
Бор реагирует с другими химическими элементами очень гибко. И если он встречает атом, которому срочно нужно избавиться от электронов, бор их с поклоном принимает. Если же атом голоден до электронов, то бор их безропотно отдаёт. Эдакий добряк-альтруист. Именно по причине своей бесхребетности он и не встречается в природе в чистом виде. И скорее всего Вы никогда его не видели. Ну разве что кроме как в лаборатории. И то если повезло.
Но что интересно – чистый бор, несмотря на неразборчивость в химических связях, может проявлять характер. И образовывать очень твёрдые кристаллы. По шкале Мооса, где алмаз имеет твёрдость 10, кристаллический бор имеет твёрдость 9,3! Вот вам и тюфяк. Сравните это число с числом закалённой стали, которое находится между 7 и 8! И ещё в отличие от алмаза, кристаллы бора проводят (более или менее сносно) электричество.
Всем известная бура
Соединения бора известны людям тысячи лет. Самым известным из всех (и отсюда происходит название элемента) является бура. Которая, как всем известно с раннего детства, представляет собой гидратированный борат натрия (Na2B4O7·10H2O). Кристаллы буры находят во многих местах по всему миру, но самые крупные из известных месторождений находятся в Турции.
Вы можете видеть на фотографии, размещённом выше, что бура имеет очень интенсивный белый цвет. Китайцы использовали минерал для приготовления эмалей, римляне для изготовления стекла, египтяне использовали некоторые бораты как часть процесса мумификации.
Соединения бора (и особенно бура) были с нами на протяжении тысячелетий. И в них нет ничего экзотического.
Однако только в 1808 году этот элемент был впервые выделен химиками Хамфри Дэви, Жозефом Луи Гей-Люссаком и Луи Жаком Тенаром.
Но эти учёные не поняли, что получили ранее неизвестный элемент.
И лишь только в 1824 году шведский химик Йонс Якоб Берцелиус определил бор как химический элемент и назвал его, естественно, в честь знаменитой в те времена карточной игры – буры. Шутка. Минерала, конечно.
В 19 веке этот полуметалл не нашёл никакого применения. Поэтому его синтез в промышленных масштабах не производился.
Нужно больше бора!
Однако сегодня ситуация совсем другая. Бор используется для многих целей, как это часто бывает с универсальными веществами (вспомните ему подобные, такие как углерод или кремний). В наши дни каждый год производится и используется несколько миллионов тонн бора в год (как в чистом виде, так и составе различных химических соединений). Это может показаться не таким уж большим количеством, но имейте в виду, что бор используется в очень небольших объёмах. И на самом деле у горнодобывающих компаний возникают проблемы с обеспечением всё время растущего спроса на бор.
Во-первых, его используют в качестве легирующей примеси в полупроводниках (примеси бора вводят в полупроводниковый кристалл для изменения его электрических свойств). Кроме того, некоторые из радиоактивных изотопов бора используются для обеспечения работы приборов магнитно-резонансной томографии в медицине. Небольшие количества бора используются для усиления структуры стекловолокна, делая его прочнее. Бор входит в состав некоторых инсектицидов и моющих средств. Но не только. Тетраборат натрия является пищевой добавкой (Е-285) как регулятор кислотности. И она в некоторых странах используется для производства консервированной икры. Хотя запрещена как добавка во многих странах. Например – в России.
Братья-изотопы
Но бор универсален не только в образовании связей с другими элементами. Есть у него и другие «фишки». Например – очень интересные изотопы. Мы уже говорили, что наиболее распространённым из них является тот, у которого шесть нейтронов. То есть в его ядре содержится одиннадцать нуклонов. Это бор-11. Второй по распространённости изотоп – это бор-10 с пятью нейтронами. Его доля – почти 20%. Оба изотопа, что удивительно, не являются радиоактивными. Они стабильны. Что очень нехарактерно для изотопов других химических элементов, имеющих разницу в один нейтрон в составе ядра.
И это уникальное свойство активно используется. Бор-10 довольно хорошо поглощает нейтроны. Хотя на самом деле остановить нейтроны никогда не бывает простым делом. Поэтому бор используют на атомных электростанциях как часть систем замедления и контроля ядерной реакции.
Скорее всего, в будущем бор найдёт применение и в конструкции космических аппаратов. Поскольку внедрённый во внешнюю конструкцию космического корабля, может быть отличным экраном от нейтронов, образующихся в результате действия космических лучей. В основном эти лучи представляют собой протоны с высокими энергиями. И хотя внутреннюю часть корабля можно легко от них защитить, протоны сталкиваются с ядрами в стенах и производят нейтроны. А вот их остановить труднее.
Потреблять бор
С 80-х годов считается, что бор является важным микроэлементом для жизнедеятельности человеческого организма. Установлено, что взрослый человек потребляет около 200 миллиграммов бора в день. Поскольку он присутствует во многих солях. Существуют исследования, которые говорят о том, что бор может помочь предотвратить артрит.
В отличие от других элементов этого ряда (таких как литий и бериллий) бор не токсичен. По крайней мере, насколько сейчас известно.
Итак, подведём итог. Бор – очень универсальный полуметалл, существующий на Земле в относительно небольших количествах. И используемый тоже в небольших количествах. Но для многих самых разнообразных целей. Да, это не особо экзотический или впечатляющий элемент. Но, как это часто бывает, именно эта умеренность идеальна.
И она гораздо полезнее, чем гиперактивные свойства более экстремальных элементов.
______________________________________________________________________
Дорогой друг! Если Вы хотите поблагодарить автора, заходите и подписывайтесь на канал наших соратников Такая настоящая жизнь. Здесь вы найдёте полезные советы на все случаи жизни и многое другое! Огромное Вам спасибо!