Charakteristika chemického prvku boru

Nejčastěji se myšlenky na bór nesouvisejí s jednoduchou látkou, jejíž vlastnosti jsou málo známé, ale se sloučeninami - kyselinou boritou nebo její solí nazývanou hnědá. Prvek bóru je široce rozšířen v zemské kůře, stačí říci, že více než sto skal a minerálů jej obsahuje ve svém složení. V tomto článku budeme studovat fyzikální a chemické vlastnosti prvku a zvážit použití boru a jeho sloučenin v průmyslu, medicíně a zemědělství. Zajímavou otázkou je vliv borátů na lidské tělo a jejich úlohu v metabolismu, který se dozvíme na konkrétních příkladech.

Vlastnosti fyzikálních vlastností

Pro člověka, která není spojená s chemii, základní charakteristiky prvku - na skupenství, hustota, teplota varu nebo teplota tání - není dobře známá. Navíc, jako prostá látka, nenastává prvek boru v přírodě. Za normálních podmínek se jedná o amorfní tmavou barvu. Krystalická forma má různá zbarvení: bezbarvá, červená nebo šedá. Sloučenina může tvořit až deset druhů allotropních modifikací, které se liší strukturou krystalové mřížky. To na druhé straně závisí na teplotě získání látky. Bór je křehký, ale velmi tvrdý, a tato vlastnost je druhá pouze na diamant, ale také vede dobře elektrický proud.

Pozice v periodické tabulce: charakteristické rysy sloučeniny

Vlastnosti borového prvku jsou určeny místem, které zaujímá v periodickém systému chemických prvků. Mendeleevova univerzita. Jako p-prvek vykazuje zkoumaná látka nemetalické i kovové vlastnosti a ve sloučeninách má oxidační stav +3. To znamená, že pro vznik chemické vazby atom bóru předává své tři elektrony umístěné na poslední energetické úrovni. Mnoho společných fyzikálních a chemických vlastností s křemíkem umístěným v periodický systém diagonálně. V 13. skupině tabulky mají vlastnosti chemického prvku bór nejvýraznější nekovový charakter. S nárůstem náboje atomového jádra vykazují všichni ostatní zástupci - hliník, gallia, indium - postupné zvyšování znaků kovů. Atomy prvku se nacházejí ve formě dvou izotopů s hmotnostními čísly 10 a 11. První z nich má zajímavou vlastnost, která umožnila použití izotopu v jaderné fyzice, druhá se aktivně používá v metalurgické výrobě. Podrobněji se seznámíme s nimi.

Role prvku v moderním průmyslu

Izotop ¹⁰B je schopen absorbovat elementární částice, neutrony, které se rychle pohybují v reaktorech jaderných elektráren. Používá se jako faktor, který neumožňuje jaderné reakci jít do nekontrolované fáze, což vede k výbuchu. Při tavení železných a neželezných kovů se jako přísada používá jednoduchá látka, která snižuje velikost zrna slitiny, což výrazně zlepšuje její fyzikální vlastnosti. Schopnost vytvářet vrstvu na kovových površích - tato vlastnost chemického prvku boru, nazývaná boratá, zlepšuje kvalitu výrobků a chrání je před korozí.

Jak získat jednoduchou látku?

Volný bór ve formě amorfního prášku lze získat redukcí oxidu kovovým hořčíkem. Výsledná sloučenina obsahuje nečistoty, není široce rozšířená. Proto byla nedávno použita metoda tepelného rozkladu boranů - sloučenin s vodíkem nebo redukce halogenidů bóru. V tomto případě je čistota boru vysoká. Vypadá to jako černý a velmi pevné krystal.

Distribuce v přírodě

Více než sto minerálů a rud obsahuje prvek ve formě boritanů a borosilikátů. Nejznámější z nich jsou datolit a krystalický hydrát Na₂B₂O_7. × 10 H₂O, tzv. Hnědé. Jsou součástí skal vzniklých v důsledku sopečných erupcí, stejně jako těch, které mají sedimentární původ. Zde je několik dalších představitelů borových kamenů. Například pojmenoval podle italského chemik A. Avogadro, který určil molární objem plynů, minerální avogadrit. Je to komplexní sloučenina draslíku, fluoru a boru. Další, spíše vzácná sloučenina - ulexit, je krystalický hydrát vápenatých a boritanů sodíku. Nebo peynit je minerál obsahující poklad cenných prvků, jako je hliník, zirkon, bór. Charakteristická vlastnost prvku bude neúplná, pokud si nepřekvapíme jeho širokou distribuci v složení geotermálních minerálních vod, gejzírů a mořské vody. Zvláště vysoký obsah iontů B³⁺ Je registrován v balneologických a pitných zdrojích Kavkazu a Krymu.

Vlastnosti reakcí s chemickými látkami

Jak jsme již uvedli, vlastnosti bóru v mnoha ohledech připomínají křemík. Při normální teplotě a tlaku je dostatečně pasivní a interaguje pouze s nejaktivnějším nekovovým fluorem. Při zahřátí reaguje s chlórem, bromem a dalšími halogeny, stejně jako s fosforem, dusíkem a uhlíkem. Aby se získala sloučenina boru s vodíkem, používá se reakce mezi silnou anorganickou kyselinou a boráty alkalických kovů a kovů alkalických zemin. V oxidačních redukčních reakcích s oxidy, například fosforem nebo křemíkem, se bórový prvek chová jako redukční činidlo, ale vůbec neiniciuje s alkalickými látkami. Kyselina trisová - H₃BO₃, což je důležitá surovina pro průmysl, je možné získat jednoduché působení na látky horké roztoky kyseliny dusičné nebo kyseliny sírové, nebo boru rozpuštěním v aqua regia: směs kyseliny dusičné a chlorovodíkové. Boritá kyselina má výrazné baktericidní vlastnosti a používá se v medicíně. Ve vysokých dávkách je však vysoce toxický, takže jeho použití je v současné době omezené.

Soli kyseliny borité

Pokud jsou v chemické literatuře uvedeny boráty, potom jsou to soli kyseliny tetraboronové H₂B₄O_7. nebo jiných, méně hydratovaných sloučenin než běžná kyselina boritá. Nejdůležitější pro průmysl je tetraboritan sodný, v každodenním životě se často nazývá hnědá. Při výrobě keramiku a porcelán prvek bor se používá jako složka glazury, a část jeho povlaku při výrobě enamelware borax. tetraboritan sodný dlouho používá ve sklářském průmyslu pro dodání speciálních vlastností skla, jako je vysoká transparentnost a schopnost projít 75% ultrafialového záření vnímána živých objektů.

Bór jako stopový prvek v organismech

Nejdůležitější vliv má na tuto složku rostlin. Je součástí rostlinných hormonů, které regulují vývoj vzdělávacího tkaniny - meristému, který se nachází na špičkách mladých výhonků v rostoucí místě závodu. Pokud je půda s ionty B nízká³⁺, pak není jen vývoj ve zpoždění, ale také inhibice reprodukčních funkcí a rostlina přestává vytvářet květiny. Chemický prvek bóru vstupuje do půdy společně s minerálními hnojivy, které jsou zavedeny na podzim.

Existují indikátory rostlin, kterými můžete posoudit obsah sloučeniny v půdním roztoku. Například halofyt solyanka při vysoké koncentraci anionů BO₃^3- se stává obrovskou velikostí, zatímco platina na bázi ledek a paliva brání jejich růstu. Bór je důležitý pro lidské tělo. Ovlivňuje funkci inzulínu, zvyšuje jeho aktivitu, reguluje produkci pohlavních hormonů a buzení nervových vláken.

V tomto článku jsme charakterizovali prvek bóru a zjistili jeho význam pro lidský život.