Bor (element)

Izuzetno je tvrd oblik bora. Tvrdoća mu je veća od tvrdoće karborunda. Kemijski je izuzetno inertna tvar, tako da ga od kiselina, mogu otopiti samo vruće i koncentrirane dušična i sumporna kiselina. Polagano ga otapa i rastaljeni natrijev hidroksid, ali tek iznad 500 °C.

Slab je vodič električne struje. Električna vodljivost povećava mu se s porastom temperature.

Amorfni bor

Amorfni bor u epruveti

Relativno je reaktivan oblik. Zagrijan u atmosferi zraka, zapali se na 700 °C, te gori dajući borov(III) oksid:

4 B_(s) + 3 O_2(g) → 2 B₂O_3(s)

Amorfni bor u prahu vrlo je jak reducens.

Otapaju ga koncentrirana sumporna te koncentrirana dušična kiselina:

B_(s) + 3 HNO₃ → H₃BO₃ + 3 NO_2(g)

Ako se na zraku tali s alkalijskim hidroksidom, nastaju odgovarajući alkalijski borati.

Rasprostranjenost

Bor spada u rijetke elemente koji su široko rasprostranjeni po Zemljinoj površini. U Zemljinoj kori nazočan je u masenom udjelu od oko 0,0003%. Veće količine nalaze se uglavnom u Sjevernoj i Južnoj Americi, te u Indiji.

Bor nikada ne dolazi u elementarnom obliku, već je vezan u spojeve, uglavnom u obliku poliborata, primjerice kao boraks, kernit i kolemanit.

Dobivanje

Elementarni bor vrlo se teško dobiva. Polazna tvar jest boraks, od koje se dobije ortoborna kiselina, a zatim borov(III) oksid.

Oksid se zatim reducira magnezijem ili natrijem na povišenoj temperaturi:

B₂O_3(s) + 3 Mg_(s) → 2 B_(s) + 3 MgO_(s)

Dobiveni bor je crn i vjerojatno amorfan prah.

Dobivanje kristalnog bora zahtijeva preradu boraksa do bromida, koji se zatim skupa s vodikom pušta preko tantalove žice usijane na temperaturu od 1100-1300 °C:

2 BBr_3(g) + 3 H_2(g) → 2 B_(s) + 6 HBr_(g)

Spojevi

Bor čini spojeve stupnja oksidacije +1, +2 i +3, te spojeve različitih negativnih stupnjeva.

+1: borov(I) klorid
+2: borov(II) klorid
+3: borani (boran, diboran, tetraboran, pentaboran, itd.), borov(III) fluorid, borov(III) klorid, borov(III) bromid, borov(III) jodid, borov(III) oksid, ortoborna kiselina, metaborna kiselina, ortoborati, metaborati, kompleksni borati (boraks, poliborati), perborati
negativni stupnjevi: boridi (kalcijev borid, aluminijev borid, niklov borid, berilijev borid)

Izotopi

Bor ima dva stabilna izotopa:

¹⁰B (19.9%)
¹¹B (80.1%)

Uporaba

Staklo i keramika

Bor se upotrebljava za proizvodnju borosilikatnog stakla (Duran, Pyrex), snažnih i lakih materijala za kompozite u aeronautici, te sportske opreme kao što su štapovi za pecanje i palice za golf.

Industrija poluvodiča

Borom se dopiraju silicij, germanij i silicijev karbid. Za to se upotrebljavaju oksid, bromid ili fluorid bora, te diboran.

Novi materijali

Za uporabu u štitovima za tenkove i pancirna odijela, upotrebljava se borov karbid, koji se dobiva redukcijom oksida uz pomoć ugljika na visokoj temperaturi u električnim pećima:

2 B₂O_3(s) + 7 C_(s) → B₄C_(s) + 6 CO_(g)

Magnezijev diborid primjenjuje se kao visokotemperaturni supravodič (39 K) u supravodljivim magnetima.

Elementarni bor upotrebljava se za proizvodnju neodimijskih magneta (Nd₂Fe₁₄B) koji su najjači trajni magneti.

Bor se upotrebljava i u proizvodnji supertvrdih materijala, kao što su heterodijamant, borov nitrid, renijev diborid, titanov diborid, cirkonijev diborid i drugi.

Moderiranje nuklearnog reaktora

U nekim tipovima nuklearnih reaktora upotrebljava se otopina ortoborne kiseline čijom se promjenom koncentracije sporo mijenja brzina nuklearnih reakcija.

Kemijska industrija

Kristali boraksa

Boraks se u velikim količinama rabi u proizvodnji fiberglasa, detergenata s perboratima, te se dodaje tamo gdje je potrebno spriječiti koroziju. Ortoborna kiselina primjenjuje se kao antiseptik, a ima i antifungalna i antiviralna svojstva. Odavno se primjenjuje kao insekticid. Trietilboran se upotrebljava za paljenje nekih turbomlaznih motora, kao inicijator reakcija s radikalima, te za proizvodnju tvrdih i tankih filmova s ugljikom, borom, silicijem i dušikom.

Neki spojevi bora eksperimentalni su lijekovi za tretiranje artritisa.

U kemijskoj analitici upotrebljava se za određivanje metala uz pomoć tzv. boraksove biserke, a amorfni bor upotrebljava se u pirotehničkim smjesama zato što daje zeleni plamen.

Biološka uloga

Velike koncentracije bora otrovne su za čovjeka i većinu životinja.

Bor je esencijalni element za biljke. Kod štakora, potreban je kao element u ultraniskim koncentracijama, a u istim količinama vjerojatno je potreban i drugim sisavcima. Fiziološka uloga mu je gotovo nepoznata.

Periodni sustav elemenata

H

He

Li

Be

B

C

N

O

F

Ne

Na