Бор и его характеристики. Бор химический элемент Атомная и молекулярная масса бора

От цыпленка к человеку. Обычно, говорят: — «От обезьяны». Но, речь не об эволюции, а о доказательстве важности бора для организма.

До 1981-го года элемент считали несущественным, не требующим включения в рацион. Убеждения ученых пошатнули цыплята.

Их выращивание шло успешнее, если в питание входил бор . Его необходимость курам, доказали в 1985-ом, а к 1990-ым дело дошло и до человека.

Выяснилось, что бор – элемент , поддерживающий плотность костной ткани.

К тому же, вещество удерживает в норме выработку, как мужского, так и женского гормона, то есть, эстрогена и прогестерона.

Эксперименты показали, что принимая препараты бора , люди теряют на 40% меньше и на 33% с .

Свойства бора

Бор – химический элемент , стоящий в под 5-ым номером. Строение у вещества атомное.

Такое характерно для металлов, однако, бор к ним не относится. Элемент является исключением среди своей группы неметаллов.

Они, собственно в периодической системе находятся на, и выше линии, проведенной от бора к .

Для неметаллов характерно молекулярное строение, но , и 5-ое вещество вне правил.

Атомная решетка обеспечивает герою рекордный предел прочности на разрыв – 5,7 гектопаскалей.

Не удивительно, что волокнистый бор – хим. элемент , добавляемый в композиционные материалы.

Их создают искусственно, складывая из компонентов с различными свойствами. В итоге, получаются легкие, но жесткие, прочные и износостойкие конструкции.

Атомы бора состоят и 5-ти протонов и стольки же, или 6-ти, нейтронов. Соответственно, есть два природных изотопа: — 10-ый и 11-ый.

На электронных оболочках атома элемента вращаются 5 частиц. Два электрона располагаются на ближней к ядру орбите, а три – на дальней.

Поэтому, стандартная валентность бора равна +3-ем. Под валентностью понимается способность атома формировать с другими элементами определенное количество химических связей.

Три электрона, готовые к взаимодействию, обеспечивают 5-му элементу высокую химическую активность.

Характерна, к примеру, реакция спекания с порошками металлов. Образуются бориды. «Стремится» 5-ое вещество и к . Правда, образованный бороводород нестабилен.

А вот оксиды бора устойчивы. Получаются последние, как правило, при высоких температурах из оксидов других элементов. Так, бор способен заменить углерод в угарном газе, кремний в .

Соединения бора – единственные его представители в природе. В свободном виде 5-ый элемент получают лишь в лабораториях.

Впервые опыт удался Анри Муассан. Французский химик разработал магниетермический способ получения чистого бора . Элемент таблицы Менделеева извлечен в ходе реакции: B 2 O 3 + 3Mg -à3MgO + 2B.

При этом, конечный бор был загрязнен примесями не более, чем на 10%. Удалось рассмотреть внешность элемента.

Это жесткое, серое вещество. Расплавить его удается лишь при 4000 градусов Цельсия.

Два природных изотопа бора значительно разнятся в характеристиках, в частности, в сечении захвата тепловых нейтронов.

Последние, провоцируют атомные реакции. Сечение захвата – способность ядра бора улавливать медленные нейтроны. Если показатель велик, можно регулировать ход реакции, останавливать ее.

Значит, вещества с большим сечением захвата подходят для стержней атомных реакторов. Из изотопов бора годится лишь один. Какой именно, расскажем в следующей главе.

Применение бора

Для стержней реакторов годится легкий изотоп бора , то есть, B10. У него не просто большое сечение захвата, а первое среди всех элементов таблицы Менделеева.

У 11-го бора, напротив, показатель самый маленький. Соответственно, тяжелую версию 5-го вещества можно применять в горячей зоне реакторов. То есть, B11 – отличный конструкционный материал для атомных станций.

В атомной энергетике ценят не только чистый бор , но и его соединение с .

Это газ, необходимый в счетчиках тепловых нейтронов. Их, так же, называют борными. Аппаратура служит в качестве приемника излучения.

В атомных реакторах, и не только, приходится кстати тугоплавкость и жаропрочность бора.

Поэтому, элемент становится добавкой к многим . Чаще всего, насыщают их поверхность.

Этот процесс называется борированием. Подвергают ему, как правило, . Их поверхность становится более прочной и устойчивой к коррозии.

В итоге, из борированной могут служит в агрессивных средах, выдерживать повышенные ударные нагрузки.

Карбиды бора, то есть соединения с углеродом, долгое время применялись зуботехниками. Задумывались, почему так называются?

Потому что сверла в аппаратах сделаны из сплава с карбидом 5-го элемента. Такими сверление зубов наиболее быстро и эффективно.

Формула бора в : — B 4 C. Есть, так же, более редкое соединение B 13 C 2 . Оба – отличные абразивные материалы, поскольку , как .

Нитриды 5-го вещества, то есть, его соединения с , — отличные полупроводники.

Их удельная проводимость больше, чем у диэлектриков, но меньше, чем у металлов.

Полупроводники нужны в интегральных схемах, транзисторах, оптоэлектронике.

Секрет материалов в том, что с повышением температуры они начинают проводить ток лучше. Обычные же проводники при жаре, напротив, теряют свойства.

Добыча бора

В соединениях бор извлекают из земных недр. На тонну породы, в среднем, приходятся 4 грамма 5-го элемента.

Больше всего, около 100 микрограммов на килограмм породы, бора в . Его, так же, ищут там, где есть щелочные почвы.

Они наиболее насыщенны элементом. Интересно, что добывать его можно даже из морских растений. В них 5-го вещества 120 микрограммов на кило.

Из минералов бором наиболее богат улексит. Его залежи, к примеру, разрабатывают в Чили. Общие запасы оцениваются в 30 000 000 тонн.

Все залежи находятся в пустыне Атакама. Первые поставки отсюда начались еще в середине 19-го века, сразу после постройки в стране железной дороги.

Сколько в те годы стоил бор, не говориться. Однако, можем узнать современный ценник.

Цена бора

Стоимость продукции зависит от вида и объемов. Так, в металлургии нужен чистый, аморфный бор .

Аморфным называют вещество, но не имеющее кристаллической решетки.

Если промышленники приобретают кристаллический элемент, то максимально измельченный.

Так вот, порошок аморфного бора в фасовке по 15 килограммов стоит около 9000 рублей.

Однако, есть предложения, где кило оценивают лишь в 50 рублей. Здесь уже нужно собирать досье на поставщика.

Причиной низкой стоимости может быть загрязненность бора, большой процент примесей. Хотя, встречаются и честные предложения, особенно, при оптовых поставках.

Что касается соединений 5-го элемента, за карбиды дают от 100-та до 700-от рублей. Это ценник за 1000 граммов.

Разброс стоимости обоснован разными формулами и свойствами карбидов. За кило борного ангидрита приходится выложить в районе 250-ти, а за нитрид – несколько тысяч рублей.

Встречается и органобор . Это комплексное удобрение, ведь, если бы 5-ый элемент ни был нужен растениям, как и человеческому организму, его бы не добывали из водорослей. Типичная фасовка органобора – литровая. Ее стоимость — 350-400 рублей.

Чаще всего представления о боре связывают не с простым веществом, свойства которого малоизвестны, а с соединениями - борной кислотой или ее солью, называемой бурой. Элемент бор широко распространен в земной коре, достаточно сказать, что более ста горных пород и минералов содержат его в своем составе. В нашей статье мы изучим физические и химические свойства элемента и рассмотрим области применения бора и его соединений в промышленности, медицине и сельском хозяйстве. Интересным является также вопрос влияния боратов на организм человека и их роли в обмене веществ, который мы выясним на конкретных примерах.

Особенности физических свойств

Для человека, не связанного с химией, основные характеристики элемента - агрегатное состояние, плотность, температура кипения или плавления - малоизвестны. Более того, как простое вещество элемент бор в природе не встречается. При обычных условиях он представляет собой аморфную массу темного цвета. Кристаллическая форма имеет различную окраску: бесцветную, красную или серую. Соединение может образовывать до десяти видов аллотропных модификаций, отличающихся между собой строением кристаллической решетки. Она же, в свою очередь, зависит от температуры получения вещества. Бор хрупкий, но очень твердый, и по этой характеристике уступает только алмазу, он также хорошо проводит электрический ток.

Положение в периодической системе: характерные особенности соединения

Свойства элемента бор определяются местом, которое он занимает в химических элементов Д.И. Менделеева. Являясь р-элементом, изучаемое нами вещество проявляет как неметаллические, так и металлические свойства и в соединениях имеет степень окисления, равную +3. Это значит, что для образования химической связи атом бора отдает три своих электрона, расположенных на последнем энергетическом уровне. Много общих физических и химических свойств у него с кремнием, расположенным в периодической системе по диагонали. В 13-й группе таблицы свойства химического элемента бор имеют наиболее выраженный неметаллический характер. С увеличением заряда ядра атома у всех остальных представителей - алюминия, галлия, индия - наблюдается плавное усиление признаков металлов. Атомы элемента встречаются в виде двух изотопов с массовыми числами 10 и 11. Первый из них имеет интересное свойство, что позволило использовать изотоп в ядерной физике, другой активно применяют в металлургическом производстве. Ознакомимся с ними подробнее.

Роль элемента в современных отраслях промышленности

Изотоп 10 B способен поглощать быстро движущиеся в реакторах атомных станций элементарные частицы - нейтроны. Его используют в качестве фактора, не позволяющего ядерной реакции перейти в неконтролируемую фазу, заканчивающуюся взрывом. При выплавке черных и цветных металлов простое вещество применяют в качестве добавки, уменьшающей размер зернистости сплава, что значительно улучшает его физические показатели. Способность к образованию слоя на металлических поверхностях - эта характеристика химического элемента бор, называемая борованием, повышает качество изделий, предохраняя их от коррозии.

Как получают простое вещество?

Свободный бор в виде аморфного порошка можно добыть восстановлением его оксида металлическим магнием. Полученное соединение содержит примеси, не получило широкого распространения. Поэтому в последнее время применяют метод термического разложения боранов - соединений с водородом, или же восстановление галогенидов бора. В этом случае чистота бора высока. Он имеет вид черного и очень твердого кристалла.

Распространение в природе

Более ста минералов и руд содержат элемент в виде боратов и боросиликатов. Наиболее известные из них - датолит и кристаллогидрат Na 2 B 2 O 7 × 10 H 2 O, называемый бурой. Они входят в состав пород, образованных в результате вулканических извержений, а также и тех, что имеют осадочное происхождение. Вот еще некоторые представители борсодержащих пород. Например, названный в честь итальянского химика А. Авогадро, определившего минерал авогадрит. Это комплексное соединение калия, фтора и бора. Другое, достаточно редкое соединение - улексит, представляет собой кристаллогидрат боратов кальция и натрия. Или пейнит - минерал, содержащий кладезь ценных элементов, таких как алюминий, цирконий, бор. Характеристика элемента будет неполной, если мы не вспомним о широком его распространении в составе геотермальных минеральных вод, гейзеров и морской воды. Особенно высокое содержание ионов В 3+ регистрируется в бальнеологических и питьевых источниках Кавказа и Крыма.

Особенности реакций с химическими веществами

Как мы уже говорили, свойства бора во многом напоминают кремний. При обычной температуре и давлении он достаточно пассивен и вступает во взаимодействие только с самым активным неметаллом - фтором. При нагревании реагирует с хлором, бромом и другими галогенами, а также с фосфором, азотом и углеродом. Чтобы получить соединение бора с водородом, применяют реакцию между сильной неорганической кислотой и боратами щелочных и щелочноземельных металлов. В окислительно-восстановительных реакциях с оксидами, например фосфора или кремния, элемент бор ведет себя, как восстановитель, а вот со щелочами не взаимодействует вовсе. Трехосновную кислоту - H 3 BO 3 , являющуюся важным для промышленности сырьем, можно получить действием на простое вещество горячих растворов азотной или серной кислот либо растворением бора в царской водке: смеси азотной и соляной кислот. Борная кислота имеет ярко выраженные бактерицидные свойства и применяется в медицине. Однако в больших дозах она сильно токсична, поэтому в настоящее время ее использование ограничено.

Соли борных кислот

Если в химической литературе упоминаются бораты, то речь идет о солях тетраборной кислоты H 2 B 4 O 7 или других, менее гидратированных соединениях, чем обычная борная кислота. Наибольшее значение для промышленности имеет тетраборат натрия, в обиходе он часто называется бурой. При изготовлении фаянсовых и фарфоровых изделий элемент бор применяют в качестве компонента глазури, а при производстве эмалированной посуды бура входит в состав ее покрытия. Тетраборат натрия давно применяется в стекольной промышленности для придания стеклу специальных свойств, например таких, как высокая прозрачность и способность пропускать до 75% всех ультрафиолетовых лучей, воспринимаемых живыми объектами.

Бор как микроэлемент в организмах

Наиболее важное влияние оказывает этот компонент на растения. Он входит в состав фитогормонов, регулирующих развитие образовательной ткани - меристемы, расположенной на верхушках молодых побегов и в точке роста растения. Если почва бедна на ионы B 3+ , то наблюдается не только отставание в развитии, но и угнетение репродуктивных функций, и растение перестает образовывать цветки. Химический элемент бор поступает в почву вместе с минеральными удобрениями, которые вносят осенью.

Есть растения-индикаторы, по которым можно судить о содержании соединения в почвенном растворе. Например, галофит солянка при высокой концентрации анионов BO 3 3- становится гигантских размеров, а солерос и полынь степная прекращают свой рост. Бор важен и для организма человека. Он влияет на функцию инсулина, повышая его активность, регулирует выработку половых гормонов и проведение возбуждения по нервному волокну.

В нашей статье мы дали характеристику элемента бор и выяснили его значение для жизни человека.

БОР (латинский Borum), В, химический элемент III группы короткой формы (13-й группы длинной формы) периодической системы, атомный номер 5, атомная масса 10,811; неметалл, В природе два стабильных изотопа: 10 В (19,9%) и 11 В (80,1%); искусственно получены изотопы с массовыми числами 7-19.

Историческая справка . Природные соединения бора, в основном бура, известны с раннего Средневековья. Бура, или тинкал, ввозилась в Европу из Тибета, её употребляли при ковке металлов, главным образом золота и серебра. От арабского название буры buraq (бурак) и позднелатинского borax (боракс) произошло название элемента. Бор открыт в 1808 году: Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар выделили элемент из оксида В 2 О 3 нагреванием с металлическим калием, Г. Дэви - электролизом расплавленного В 2 О 3 .

Распространённость в природе . Содержание бора в земной коре составляет 5·10 -3 % по массе. В свободном виде не встречается. Важнейшие минералы: бура Na 2 В 4 О 7 ·10Н 2 О, кернит Na 2 В 4 О 7 -4Н 2 О, колеманит Са 2 В 6 О 11 ·5Н 2 О и др. Бор концентрируется в форме боратов калия и щёлочноземельных элементов в осадочных породах (смотри Бораты природные, Борные руды).

Свойства . Конфигурация внешней электронной оболочки атома бора 2s 2 2p 1 ; степень окисления +3, редко +2; электроотрицательность по Полингу 2,04; атомный радиус 97 пм, ионный радиус В 3+ 24 пм (координационное число 4), ковалентный радиус 88 пм. Энергия ионизации В 0 → В + → В 2+ → В 3+ 801, 2427 и 3660 кДж/моль. Стандартный электродный потенциал пары В(ОН) 3 /В 0 равен -0,890 В.

Бор существует в нескольких аллотропных модификациях. При температуре ниже 800 °С образуется аморфный бор (тёмный порошок, плотность 2350 кг/м 3), в интервале 800-1000 °С - α-ромбоэдрическая модификация (красные кристаллы), 1000-1200 °С - β -ромбоэдрическая модификация (тёмный с красноватым оттенком, наиболее устойчив), 1200-1500 °С - тетрагональные модификации. При температуре выше 1500 °С устойчива β-ромбоэдрическая модификация. Кристаллические решётки всех типов состоят из икосаэдров В 12 , по-разному упакованных в кристалле. Для β-ромбоэдрической модификации: t ПЛ 2074 °С, t KИП 3658 °С, плотность 2340 кг/м 3 (293 К), теплопроводность 27,0 Вт/(м·К) (300 К).

Бор диамагнитен, удельная магнитная восприимчивость -0,78·10 м 3 /кг. Является полупроводником р-типа, ширина запрещённой зоны 1,56 эВ. Твёрдость бора по шкале Мооса 9,3. Характеризуется высокой способностью поглощать нейтроны (для изотопа 10 В сечение захвата тепловых нейтронов 3,8·10 -25 м 2).

Бор химически инертен. С кислородом реагирует при температуре выше 700 °С, образуя стеклообразный оксид В 2 О 3 . При температуре выше 1200 °С бор взаимодействует с N 2 и NН 3 , давая бора нитрид ВN. Образует с Р и As при температуре выше 700 °С фосфиды и арсениды, являющиеся высокотемпературными полупроводниками. При температуре выше 2000 °С бор реагирует с углеродом с образованием бора карбидов. С галогенами при повышенных температурах образует летучие тригалогениды, которые легко гидролизуются и склонны к образованию комплексов типа Н, бор не взаимодействует с водородом, водой, кислотами и растворами щелочей. Концентрированная НNО 3 и царская водка окисляют бор до ортоборной кислоты Н 3 ВО 3 . Сплавление бора со щелочами в присутствии окислителя приводит к получению боратов. С металлами при высоких температурах образует бориды. Действием кислот на бориды могут быть получены бороводороды, для которых характерны реакции присоединения с образованием борогидридов металлов. Об элементоорганических соединениях бора смотри в статье Борорганические соединения.

Бор относится к микроэлементам, его содержание в тканях растений и животных составляет 10-10 -4 %. Бор участвует в углеводно-фосфатном обмене. Употребление человеком в пищу продуктов с большим содержанием бора вызывает нарушение обмена углеводов и белков, что приводит к желудочно-кишечным заболеваниям. Бор - биогенный элемент, необходимый для жизнедеятельности растений. При недостатке или избытке бора в тканях растения, связанном обычно с недостатком или избытком элемента в почве, возникают морфологические изменения и заболевания растений (гигантизм, карликовость, нарушение точек роста и пр.). Малые количества бора резко повышают урожайность многих сельскохозяйственных культур (смотри Микроудобрения).

Получение . В промышленности бор получают из природных боратов: колеманит и иниоит перерабатывают щелочным методом с выделением бора в виде буры, борацит - кислотным методом с образованием ортоборной кислоты, которую при температуре около 235 °С переводят в В 2 О 3 . Аморфный бор получают восстановлением буры или В 2 О 3 активными металлами - Mg, Na, Са и др., а также электролизом расплава Na или К, Кристаллический бор - восстановлением галогенидов ВСl 3 или BF 3 водородом, разложением галогенидов и гидридов бора (в основном В 2 Н 6) при температуре 1000-1500 °С или кристаллизацией аморфного бора.

Применение . Бор используется как компонент коррозионностойких и жаропрочных сплавов, например ферробора - сплава Fe с 10-20% В, композиционных материалов (боропластиков). Небольшая добавка бора (доли процента) значительно повышает механические свойства стали, сплавов цветных металлов. Бором насыщают поверхность стальных изделий (борирование) с целью улучшения механических и коррозионных свойств. Бор применяют как полупроводник для изготовления терморезисторов. Около 50% получаемых искусственных и природных соединений бора используют в производстве стекла, до 30% - в производстве моющих средств. Многие бориды применяют как режущие и абразивные материалы. Ферромагнетик Nd 2 Fe 14 В используют для изготовления мощных постоянных магнитов, ферромагнитный сплав Co-Pt-Cr-В - как среду для записи в современных носителях информации. Бор и его сплавы - поглотители нейтронов в производстве регулирующих стержней ядерных реакторов.

Лит.: Бор, его соединения и сплавы. К., 1960; Голикова О., Саматов С. Бор и его полупроводниковые соединения. Таш., 1982; Boron chemistry at the millennium / Ed. R. В. King. Amst.; Оxf., 1999.

А. А. Елисеев, Ю. Д. Третьяков.

Бор - элемент главной подгруппы третьей группы, второго периода периодической системы химических элементов , с атомным номером 5. Обозначается символом B (лат. Borium). В свободном состоянии бор - бесцветное, серое или красное кристаллическое либо тёмное аморфное вещество. Известно более 10 аллотропных модификаций бора, образование и взаимные переходы которых определяются температурой, при которой бор был получен.

История и происхождение названия

Впервые получен в 1808 году французскими физиками Ж. Гей-Люссаком и Л. Тенаром нагреванием борного ангидрида B 2 O 3 с металлическим калием. Через несколько месяцев бор получил Х. Дэви электролизом расплавленного B 2 O 3 .

Нахождение в природе

Среднее содержание бора в земной коре 4 г/т. Несмотря на это, известно около 100 собственных минералов бора; в «чужих» минералах он почти не встречается. Это объясняется прежде всего тем, что у комплексных анионов бора (а именно в таком виде он входит в большинство минералов) нет достаточно распространенных аналогов. Почти во всех минералах бор связан с кислородом, а группа фторсодержащих соединений совсем малочисленна. Элементарный бор в природе не встречается. Он входит во многие соединения и широко распространён, особенно в небольших концентрациях; в виде боросиликатов и боратов, а также в виде изоморфной примеси в минералах входит в состав многих изверженных и осадочных пород. Бор известен в нефтяных и морских водах (в морской воде 4,6 мг/л), в водах соляных озёр, горячих источников и грязевых вулканов.
Основные минеральные формы бора:
Боросиликаты: датолит CaBSiO 4 OH, данбурит CaB 2 Si 2 O 8
Бораты: бура Na 2 B 4 O 7 10H 2 O, ашарит MgBO 2 (OH), гидроборацит (Ca, Mg)B 2 O 11 6H 2 O, иниоит Ca 2 B 6 O 11 13H 2 O, калиборит KMg 2 B 11 O 19 9H 2 O.
Так же различают несколько типов месторождений бора:
1. Месторождения боратов в магнезиальных скарнах:
- людвигитовые и людвигито-магнетитовые руды;
- котоитовые руды в доломитовых мраморах и кальцифирах;
- ашаритовые и ашарито-магнетитовые руды.
2. Месторождения боросиликатов в известковых скарнах (датолитовые и данбуритовые руды);
3. Месторождения боросиликатов в грейзенах, вторичных кварцитах и гидротермальных жилах (турмалиновые концентрации);
4. Вулканогенно-осадочные:
- борные руды, отложенные из продуктов вулканической деятельности;
- переотложенные боратовые руды в озёрных осадках;
- погребённые осадочные боратовые руды.
5. Галогенно-осадочные месторождения:
- месторождения боратов в галогенных осадках;
- месторождения боратов в гипсовой шляпе над соляными куполами.

Физические свойства

Чрезвычайно твёрдое вещество (уступает только алмазу, нитриду углерода, нитриду бора (боразону), карбиду бора, сплаву бор-углерод-кремний, карбиду скандия-титана). Обладает хрупкостью и полупроводниковыми свойствами (широкозонный полупроводник).
В природе бор находится в виде двух изотопов 10 В (20 %) и 11 В (80 %).
10 В имеет очень высокое сечение поглощения тепловых нейтронов, поэтому 10 В в составе борной кислоты применяется в атомных реакторах для регулирования реактивности.

Химические свойства

По многим физическим и химическим свойствам неметалл бор напоминает кремний.
Химически бор довольно инертен и при комнатной температуре взаимодействует только со фтором. При нагревании бор реагирует с другими галогенами с образованием тригалогенидов, с азотом образует нитрид бора BN, с фосфором - фосфид BP, с углеродом - карбиды различного состава (B 4 C, B 12 C 3 , B 13 C 2). При нагревании в атмосфере кислорода или на воздухе бор сгорает с большим выделением теплоты, образуется оксид B 2 O 3 .
С водородом бор напрямую не взаимодействует, хотя известно довольно большое число бороводородов (боранов) различного состава, получаемых при обработке боридов щелочных или щелочноземельных металлов кислотой.
При сильном нагревании бор проявляет восстановительные свойства. Он способен, например, восстановить кремний или фосфор из их оксидов. Данное свойство бора можно объяснить очень высокой прочностью химических связей в оксиде бора B 2 O 3 .
При отсутствии окислителей бор устойчив к действию растворов щелочей. В горячей азотной, серной кислотах и в царской водке бор растворяется с образованием борной кислоты Н 3 ВО 3 .
Оксид бора B 2 O 3 - типичный кислотный оксид. Он реагирует с водой с образованием борной кислоты.
При взаимодействии борной кислоты со щелочами возникают соли не самой борной кислоты - бораты (содержащие анион BO 3 3-), а тетрабораты.

Биологическая роль

Бор - важный микроэлемент, необходимый для нормальной жизнедеятельности растений. Недостаток бора останавливает их развитие, вызывает у культурных растений различные болезни. В основе этого лежат нарушения окислительных и энергетических процессов в тканях, снижение биосинтеза необходимых веществ. При дефиците бора в почве в сельском хозяйстве применяют борные микроудобрения (борная кислота, бура и другие), повышающие урожай, улучшающие качество продукции и предотвращающие ряд заболеваний растений.
Роль бора в животном организме не выяснена. В мышечной ткани человека содержится (0,33-1)×10 -4 % бора, в костной ткани (1,1-3,3)×10 -4 %, в крови - 0,13 мг/л. Ежедневно с пищей человек получает 1-3 мг бора. Токсичная доза - 4 г.
Один из редких типов дистрофии роговицы связан с геном, кодирующим белок-транспортер, предположительно регулирующий внутриклеточную концентрацию бора.

Бор — пятый химический элемент, принадлежит к третьей группе главной подгруппе периодической системы Д. И. Менделеева. Он проявляет свойства, как металлов, так и неметаллов. В обычном состоянии это - кристаллическое вещество бледно-коричневого цвета. Название бора происходит от арабского слова «борак», обозначающего одно из самых часто встречающихся в природе соединений бора - минерал бура. Если бор без примесей, то он бесцветный. В природе встречается в различных вулканических и осадочных породах. Соединения бора с примесями также часто обнаруживают в виде боросиликатов, боратов и других минералов, в которых он содержится в небольших концентрациях. Его соединения присутствуют в большинстве термальных источников, морской воде, а также в сопровождающих нефтяные месторождения водах. Кроме того, бор часто входит в состав многих типов почвы.

Исторические факты

Впервые бор в свободном состоянии был получен в 1808 году. Французские химики Жозеф Гей-Люссак и Луи Жак Тенар, восстанавливая борный ангидрид, предварительно полученный в результате прокаливания борной кислоты, смогли получить новый элемент. Однако полученное вещество содержало огромное число примесей. Через 50 лет физиохимиком Анри Сент-Клер Девилем и Фридрихом Вёлером было установлено, что бор может существовать в двух модификациях: в кристаллической алмазоподобной форме и аморфной форме, больше всего похожей на графит . Однако в 1876 году публикуется статья, в которой немецкий химик Л. Гампе утверждает, что кристаллический бор вовсе не элементарен, а представляет собой лишь соединение борида алюминия AlB 12 . Такая участь постигает и графитоподобный бор, французский химик К. Жоли приводит странную формулу B 48 C 2 Al, никак не состыковывающуюся с классической теорией валентности элементов. Позже, в 1908 году американец Эзекил Вейнтрауб подтвердил положение Гампе об алмазоподобном боре и смог первым выделить этот химический элемент 99%-ной чистоты.

Химические свойства бора

В нормальных условиях бор не проявляет особых свойств и поэтому считается инертным элементом, вступает в реакцию лишь с фтором . Аморфный бор более активен, чем кристаллический. Однако с увеличением температуры активность бора возрастает, так, например, при достаточно высоких температурах бор начинает реагировать с серой, кислородом , некоторыми галогенами. Бор начинает гореть красным пламенем при повышении температуры до 700⁰C. В процессе горения образуется ангидрид бора, представляющий собой прозрачную стеклоподобную массу. При дальнейшем росте температуры бор вступает в реакции с азотом , образуя нитрит бора, с углеродом - карбид, а также с металлами - бориды. Бор не растворяется в кислотах при нормальной температуре, исключение составляет лишь концентрированная азотная кислота . С растворами щелочей бор ведет себя более активно, медленно растворяясь, он образует бораты. При детальном рассмотрении у бора обнаруживается множество общих с кремнием свойств, например, борная кислота, как и кремниевая, обладает слабыми кислотными свойствами и растворяется в фтороводороде, при этом образуются газообразные соединения бора и кремния соответственно.

Применение бора

Бор используется в различных сплавах стали для улучшения тех или иных качеств материала, а также устойчивости к коррозии. Изотоп бора 10 В способен задерживать тепловые нейтроны, благодаря этой особенности его используют для создания специальных стержней, регулирующих работу атомных реакторов. Газообразное соединение бора BF 3 нашло применение в качестве нейтронных счётчиков. Бор и такие соединения как карбиды, нитриды, фосфиды и подобные им широко используются как диэлектрики и входят в состав полупроводниковых материалов. Борная кислота вместе с солями используется в органических реакциях в роли катализатора. Также производные соединения бора входят в состав многих видов ракетного топлива.

Особый интерес представляет такое соединение как нитрид бора, который может образовывать целые группы соединений схожих с органическими углеродными веществами. Например, гексагидрид нитрида бора имеет очень много общего в строении с этаном. Он применяется в качестве топлива для электромобилей.

Борное мыло

• Бор играет важную роль в жизнедеятельности растений. При его недостатке нарушаются многие процессы связанные с окислением энергии и синтезом необходимых веществ в тканях растений. Своевременное удобрение почвы предотвращает заболевания у растений и повышает урожай.
• Ген, который управляет концентрацией бора внутри клетки, также связан с одним из редких типов истощения роговицы человеческого глаза.
• Каждый день человек вместе с пищей потребляет от 1 до 3 мг бора. При этом токсичной считается доза около 4 г.
• Бор активно участвует в росте костной ткани, увеличивая усвояемость кальция. Кроме того, он влияет на здоровье суставов и их подвижность.
• Для красивого зеленого цвета пламени соединения бора часто добавляют в фейерверки.
• Борная кислота является своего рода исключением, т.к. из-за своих слабых кислотных свойств она может быть обнаружена в земной коре. Вследствие чего, её нередко называют минеральной. Если кислоту нагревать борную кислоту, то можно получить ещё один слабый тип кислоты бора - метаборная кислота. Однако существует очень сильные варианты кислот бора, например, комплексная фтороборная кислота H - продукт реакции соединения фтороводорода и трифторида бора. По своим свойствам эта кислота ничем не уступает ни плавиковой, ни серной, ни соляной кислотам.