Bor (element)

De la Wikipedia, enciclopedia liberă
Bor
Boron.jpg
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 2340 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 2075,8°C ; 2348.95 K
Punct de fierbere 3926,8°C ; 4199.95 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)
Prima energie de ionizare 800,6 kJ/mol
A 2-a energie de ionizare 2427,1 kJ/mol
A 3-a energie de ionizare 3659,7 kJ/mol
A 4-a energie de ionizare 25.025,8 kJ/mol
A 5-a energie de ionizare 32.826,7 kJ/mol
A 6-a energie de ionizare {{{potențial_de_ionizare_6}}} kJ/mol
A 7-a energie de ionizare {{{potențial_de_ionizare_7}}} kJ/mol
A 8-a energie de ionizare {{{potențial_de_ionizare_8}}} kJ/mol
A 9-a energie de ionizare {{{potențial_de_ionizare_9}}} kJ/mol
A 10-a energie de ionizare {{{potențial_de_ionizare_10}}} kJ/mol
Cei mai stabili izotopi
Simbol AN T1/2 MD Ed PD
MeV
10B19,9%stabil cu 5 neutroni
11B80,1%stabil cu 6 neutroni
12Bsintetic20,2 msβ-13,36912C
Precauții
NFPA 704
Unitățile SI și condiții de temperatură și presiune normale dacă nu s-a specificat altfel.

Borul este un element chimic având simbolul chimic B și numărul atomic 5. Acesta se leagă în majoritatea legăturilor covalent.[necesită citare]

Bor

Istoric[modificare | modificare sursă]

Borul a fost descoperit de Humphrey Davy, J. L. Guy-Lussac și L. Y. Thernard în anul 1808; fiind primul element al grupei a III-a, are configurație electronică 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 120° o depășește pe cea a formării covalenței. Borul are număr atomic 5, masa 10,82, are doi izotopi stabili (19%) și (81%) și se găsește în natură sub formă de combinații, ca și în plante tehnice cum ar fi bumbacul.

Structură atomică[modificare | modificare sursă]

Configurația electronică a borului este[necesită citare]

[He] 2s2 2p1

Izotopi[modificare | modificare sursă]

Borul are 14 izotopi, dintre care doar doi sunt stabili: B-10 și B-11, radioizotopul cel mai stabil fiind B-12 cu un timp de înjumătățire de 20,2 milisecunde prin dezintegrare beta negativă.[necesită citare]

Proprietăți[modificare | modificare sursă]

Proprietăți fizice[modificare | modificare sursă]

Borul este un element negricios și sfărămicios ce se găsește sub doi altropi: sub formă cristalină gri și sub formă de praf brun. Acesta este un conductor slab de electricitate la temperatura camerei și are o absorbție foarte mari de neutroni, făcându-l ideal pentru tijele de control nuclear.[necesită citare]

Proprietăți chimice[modificare | modificare sursă]

Aproape toți compușii borului sunt legați covalent, având și câteva hibridizări sp.[necesită citare]

Compuși[modificare | modificare sursă]

Nitrura cubică de bor este un compus abraziv, aproape la fel de rezistent ca diamantul, unele studii arătând că forma alternativă a nitrurii de bor, wurtiza, este mai dură ca diamantul.[necesită citare]

Un alt compus dur al borului este carbura de bor, folosit în vestele din antiglonț.[necesită citare]

Răspândire[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
BoraxM.png Borax
BoraxM.png Kernit
BorocalcitM.png Borocalcit
Colemanit
Boric-acid-3D-balls.png Acid Boric Se formează în scoarță prin descompunerea silicaților cu apă caldă, fiind exploatat în industrie

Producere[modificare | modificare sursă]

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 400°C, cu bromul la 700°C și la peste 900°C 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 trecerea 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: , ,
  • 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 () nu este o sare, ci un oxid mixt covalent cu structură cristalină identică cu a cristobalitei, arsenatul de bor () cristalizează în rețeaua cuart.

Preparare în laborator[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

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.

Astfel se obține Bor de puritate 95-98%.

Producere la scară industrială[modificare | modificare sursă]

Utilizare[modificare | modificare sursă]

Borul în formă pură nu are multe aplicații, datorită că e un metal fărămicios. În principal se găsește în detergenții pe bază de borax. Alții compușii ai acestuia, precum nitrura de bor este folosită la frazele de tăiat, iar acidul boric are multe întrebuințări de la înălbitor la pesticid. De asemenea borul mai este folosit și pentru legarea polimerilor din plastilină.[necesită citare]

Rolul elementului în biologie[modificare | modificare sursă]

La plante are rol in metabolismul glucidic, în sinteza acizilor nucleici și a fitohormonilor[1].

Și pentru oameni este esențial, având rol în influențarea nivelului calciului, magneziului, asupra sistemului osos și funcțiilor mentale.[necesită citare]

Măsuri de protecție chimică[modificare | modificare sursă]

Legături externe[modificare | modificare sursă]

Note[modificare | modificare sursă]

  1. ^ Davidescu, p. 81

Bibliografie[modificare | modificare sursă]