Bor (element)

De la Wikipedia, enciclopedia liberă
Salt la: Navigare, căutare
Bor
BeriliuBorCarbon
  Rhombohedral.svg

5
B
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
B
Al
Tabelul completTabelul extins
Informații generale
Nume, Simbol, Număr Bor, B, 5
Serie chimică metaloizi
Grupă, Perioadă, Bloc 3, 2, p
Densitate 2460 kg/m³
Culoare negricios
Număr CAS 7440-42-8
Număr EINECS 231-151-2
Proprietăți atomice
Masă atomică 10,811 u
Rază atomică 85 (87) pm
Rază de covalență 82 pm
Rază van der Waals 208 pm
Configurație electronică [He] 2s2 2p1
Electroni pe nivelul de energie 2, 3
Număr de oxidare 3
Oxid acid slab
Structură cristalină romboedrică
Proprietăți fizice
Fază ordinară solid
Punct de topire 2 075,9 °C ; 2 349 K
Punct de fierbere 3 926,9 °C ; 4 200 K
Energie de fuziune 50,2 kJ/mol
Energie de evaporare 489,7 kJ/mol
Temperatură critică  K
Presiune critică  Pa
Volum molar 4,39×10-6 m³/kmol
Presiune de vapori 0,348
Viteza sunetului 16.200 m/s la 20 °C
Forță magnetică
Informații diverse
Electronegativitate (Pauling) 2,04
Căldură specifică 1026 J/(kg·K)
Conductivitate electrică 1,0×10-4 S/m
Conductivitate termică 27,4 W/(m·K)
Primul potențial de ionizare 800,6 kJ/mol
Al 2-lea potențial de ionizare 2427,1 kJ/mol
Al 3-lea potențial de ionizare 3659,7 kJ/mol
Al 4-lea potențial de ionizare 25.025,8 kJ/mol
Al 5-lea potențial de ionizare 32.826,7 kJ/mol
Al 6-lea potențial de ionizare {{{potențial_de_ionizare_6}}} kJ/mol
Al 7-lea potențial de ionizare {{{potențial_de_ionizare_7}}} kJ/mol
Al 8-lea potențial de ionizare {{{potențial_de_ionizare_8}}} kJ/mol
Al 9-lea potențial de ionizare {{{potențial_de_ionizare_9}}} kJ/mol
Al 10-lea potențial de ionizare {{{potențial_de_ionizare_10}}} kJ/mol
Cei mai stabili izotopi
Simbol AN T1/2 MD Ed PD
MeV
10B 19,9% stabil cu 5 neutroni
11B 80,1% stabil cu 6 neutroni
12B sintetic 20,2 ms β- 13,369 12C
Precauții
NFPA 704
Unitățile SI și condiții de temperatură și presiune normale dacă nu s-a specificat altfel.

Borul este un element chimic care ocupă poziția a 5-a în tabelul periodic al elementelor.

Bor

Caracterizare generală[modificare | modificare sursă]

Borul fost descoperit de Humphrey Davey, J. L. Guy-Lussac și L. Y. Thernard în anul 1808; fiind primul element al grupei a III-a, are configurație electronică 1s^2 2s^2 2p^1 și seamănă foarte mult cu siliciul în baza regulii similitudinii pe diagonală. Borul nemetal are conductibilitate electrică de tip semiconductor. Oxizii borului sunt oxizi acizi cu proprietăți refractare, iar cărbunele de bor are o stabilitate chimică foarte mare, fiind dur și refractar, formează numai combinații covalente (XB = 2,04) în care este trivalent și nu monovalent cum ar fi dacă se ia în considerare configurația sa electronică. Ionul monovalent al borului B+ nu se poate forma deoarece s-ar consuma o energie de ionizare mare, ce nu poate fi acoperită de energia de rețea sau hidratarea ionilor. Trivalența borului e o consecință a hibridizării sp, când energia legăturii formate cu cei trei orbitali hibrizi sp cu unghiuri între ei de 1200C o depășește pe cea a formării covalenței. Borul are număr atomic 5, masa 10,82, are doi izotopi stabili ^{10}B (19%) și ^{11}B (81%) și se găsește în natură sub formă de combinații, ca și în plante tehnice cum ar fi bumbacul.

Borul în stare naturală[modificare | modificare sursă]

Se obține prin două metode industriale:

  1. reducerea anhidridei borice cu magneziu sau sodiu;
  2. reducerea clorului de bor în curent de hidrogen, folosindu-se arcul electric între 1200-14000C

În stare pură se află sub formă de cristale negre, cenușii și există în două modificații aleotropice: cristalizat (Å = 2,54) și amorf (Å = 2,45) Borul este indiferent față de apă și aer, la încălzire manifestă o activitate chimică înaltă. Reacționează cu clorul la 4000C, cu bromul la 7000C și la peste 9000C cu azotul, iar combinându-se cu carbonul rezultă o substanță mai tare decât diamantul; se folosește în fabricarea oțelurilor speciale (ferobor) a diferitelor aliaje cu wolfram, cupru și crom. La trecerea de la aluminiu la galiu, razele atomice cresc foarte puțin comparativ cu creșterea observată în trecrea de la bor la aluminiu, în timp ce potențialul primar de ionizare explică răspândirea în natură a borului. Se caracterizează prin deficiența de electroni la atomul central; tendința de a-și completa octetul de electroni sau de a utiliza orbitali p vacanți se poate face astfel:

  • formarea unei duble legături p-p între atomi și o pereche de electroni neparticipanți
  • formarea legăturilor de tricentre: B0_2H_6, Al_2Cl_6, Al_2CH_3
  • complexare cu donori de electroni (legăturile de trei electroni sunt mai slabe decât cele de doi electroni)

Cu molecule sau anioni se fac complecși în care borul are numărul de coordinație 4, borul nu face cationi trivalenți, astfel nu se știu săruri ale borului cu oxiacizii: sulfați și azotați. Fosfatul de bor (BPO_4) nu este o sare, ci un oxid mixt covalent cu structură cristalină identică cu a cristobalitei, arsenatul de bor (BAsO_4) cristalizează în rețeaua cuart.

Răspândire în natură[modificare | modificare sursă]

Borul este puțin răspândit în scoarța pământului (0,014%), cel mai cunoscut mineral fiind turmalina (boroaluminosilicat complex).

Formula chimică Molecula Nume Observații
Na_2 B_4 O_7 \cdot 10 H_2 O BoraxM.png Borax
Na_2 B_4 O_7 \cdot 4 H_2 O BoraxM.png Kernit
Ca B_4 O_7 \cdot 4 H_2 O BorocalcitM.png Borocalcit
Ca B_3 O_4 \left( OH \right) _3  \cdot 3 H_2 O Colemanit
H_3 B O_3 Boric-acid-3D-balls.png Acid Boric Se formează în scoarță prin descompunerea silicaților cu apă caldă, fiind exploatat în industrie

Cristale de bor în mănunchiuri[modificare | modificare sursă]

Metode de obținere[modificare | modificare sursă]

După starea lui structurală, borul cristalin în stare pură se obține greu datorită reactivității mari, dar borul amorf, negru se obține prin reducerea metalotermică a boraților.

Na_2 B_2 O_7 + 2 H Cl \to H_2 B O_3 + 2 Na Cl
2 H_2 B O_3 \to B_2 O_3 + 3 H_2 O
2 B_2 O_3 \to 4 B + 3 O_2 \uparrow

Astfel se obține Bor de puritate 95-98%.

Legături externe[modificare | modificare sursă]