Бор или Borum (лат.) – неметаллический элемент. Существует две его формы: аморфная и кристаллическая. Аморфный вид - это порошок бурого цвета, не имеющий запаха и вкуса. Имеет очень высокую температуру плавления. Кристаллическая форма элемента представляет собой кристаллы гранатово-красного цвета. Они очень твердые, по этому показателю могут быть сравнимы с алмазом и в то же время хрупкие. Элемент обладает химической инертностью при стандартных температурных режимах.
Имя элементу дало древнее название одного из соединений «бура». Причем и на латыни, и на арабском они были близки: borax "и бурак". Его открыли в 1808 году практически одновременно двое ученых – Гей-Люссак (Франция) и Дени(Англия), причем они использовали различные способы.
В природе встречается лишь в виде борной кислоты или солей, ею образованных (боратов и полиборатов). В земной коре содержание составляет приблизительно одну тысячную процента.
Соединения элемента часто используют в промышленном производстве стали для повышения твердости и устойчивости к воздействию высокой температуры, что необходимо для создания атомных реакторов или ракет. активно его используют химическая (композиты, моющие средства, фотографические материалы, топливо) и стекольная промышленности.
Действие бора и его биологическая роль
Действие макроэлемента на жизнедеятельность человека показывает всю его важность. Учеными доказано, что бор требуется всем живым существам на этой планете – растениям, животным и, конечно же, необходим он и человеку, а соответственно его биологическая роль крайне важна для нормального функционирования организма.
В нашем организме данное вещество концентрируется в тканях костей и зубной эмали, оно даже участвует в их формировании. Также много его в мозге, мышцах, печени, легких и почках. Очень важен для мужчин и их способности к продолжению рода, ведь он содержится в семенниках. Интересно, что плазма крови новорожденных малышей сильно насыщена бором, но его количество начинает очень быстро уменьшаться, причем в течении уже первых дней жизни.
Функции бора и влияние их на жизнедеятельность человека переоценить сложно:
Также он способен снимать воспаления и уменьшать опухоли.
Суточная норма
Суточная норма макроэлемента составляет 1-3 мг. Дозировки для мужчин и женщин отличаются. Например, сильному полу требуется 0,6-1,5 мг, а прекрасным дамам необходимо немного больше – 1-2 мг. Проблемы могут возникать при получении меньше 0,2 мг и больше 4 грамм.
Спортсмены, люди с мочекаменной болезнью и женщины в период менопаузы требуют увеличения ежедневных норм, но с учетом рекомендаций врача.
Недостаток бора - какое влияние дефицит элемента оказывает на организм?
Недостаток макроэлемента довольно редкое явление и может происходить при недостаточном поступлении с пищей и нарушении обмена и усвояемости.
Первые симптомы очень схожи с проявлениями остепороза: проблемы с волосами, ногтями и зубами, а также могут появляться болезненные ощущения в суставах и костях. Страдает ЦНС, вследствие чего человек становится рассеянным, сонливым, замедляются его реакции.
Более длительный дефицит элемента приводит к неприятным симптомам и заболеваниям:
- остеопороз у людей пожилого возраста и у женщин в перод климакса;
- снижение иммунитета;
- изменения состава крови;
- задержка роста у детей;
- снижение деятельности мозга и, соответственно, умственных способностей;
- нарушение работы эндокринной системы;
- сложное заживление ран, травм и переломов;
- предрасположенность в развитию сахарного диабета.
Дефицит довольно легко восполнять с помощью грамотного рациона.
Избыток бора
Переизбыток макроэлемента может возникать при приеме борсодержащих лекарственных препаратов, получить чрезмерное количество элемента с питанием почти нереально.
Регулярное превышение дозы в 3 мг может вызывать признаки отравления из-за своих токсических качеств. Пропадает аппетит, возникают кожные высыпания, рвота, диарея, головные боли, тревожное состояние. Более длительные и неконтролируемые передозировки способны вызывать заболевания органов пищеварения, болезни почек, печени и центральной нервной системы.
Переизбыток в организме может возникать в промышленных местностях, где окружающая среда (воздух, вода и почва) загрязнены токсическими производными бора. В этом случае довольно быстро могут проявиться такие симптомы, как раздражение слизистых глаз и носоглотки, поражение легких.
Обычно бор после всасывания выводится из организма через почки, но при передозировке он начинает накапливаться в кишечнике и желудке, вызывая раздражения, воспаления и интоксикацию, которая способна затронуть и другие органы.
Воздействия на внешние кожные покровы бор не вызывает, разве что очень высокие концентрации, также как и не вызывает мутационные изменения в организме .
Источники, содержащие данное вещество
Продукты, в которых содержится бор, в основном можно отнести к растительному происхождению – это орехи, чернослив, изюм, бобовые, виноград, яблоки, соя, мед, финики, морепродукты.
Питьевая вода некоторых регионов нашей планеты содержит очень большое количество элемента. Примечательно, что местные жители реже в разы страдают от болезней суставов.
Продукты животного происхождения (мясо, рыба, яйца, молочные продукты) достаточно бедны в содержании бора, поэтому расчитывать на них практически не приходится.
Есть еще интересный момент – такие напитки, как сидр, пиво и вино очень богаты бором, но при условии, что они изготовлены по классическим рецептам, с использованием натуральных продуктов. Однако не стоит переусердствовать в их употреблении – вреда будет гораздо больше.
Есть некоторые вещества, взаимодействие бора с которыми может привести к неожиданным последствиям. Так, например, бор замедляет усвоение витамина С, аминокислот, содержащих серу и медь. И, наоборот, способен усилить действие алкоголя и антибиотиков.
Показания к назначению
Показания к назначению макроэлемента сводятся к комплексному лечению остеопороза, восстановления состояния женщин во время менопаузы.
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.
химический элемент, B
Альтернативные описания. (маскарэ) распространение приливной волны вверх по течению реки через устье
Нильс (1885-1962) датский физик, один из создателей современной физики, Нобелевская премия 1922
Оге (родился в 1922) датский физик, Нобелевская премия (1975, совместно с Б. Моттельсоном и Дж. Рейнуотером)
Харальд (1887-1951) дат. математик
В скандинавской мифологии отец Одина (мифическое)
Город (с 1938) в России, Нижегородская обл, на реке Волга
Город в Югославии, Сербия
Зубоврачебное сверло
Приливная волна, движущаяся с высокой скоростью против течения реки в виде водяного вала с опрокидывающимся гребнем
Сосновый лес на песчаных и каменистых почвах
Среди картин Ивана Шишкина есть «Сосновый...»
Стальное сверло, применяемое в зубоврачебной практике
Травянистое растение, семейства злаков
Хвойное дерево, разновидность сосны, вар. борика
Химический элемент
Скандинавский громовержец
По Далю это слово означает «торг, базар, рынок», но у многих людей ассоциируется с известным датчанином, а заодно и с «пятым номером»
Химический элемент, самый стойкий на разрыв
Лес с шишками
Кто из физиков создал модель атома?
Датский физик, лауреат Нобелевской премии (1975 г.)
Датский физик, лауреат Нобелевской премии (1922 г.), основоположник современной физики
Лес, который горит вместе с сыром
Роман российского писателя С. Крутилина «Апраскин...»
Пятый элемент, но не фильм Люка Бессона
. «лесной» химический элемент
Хвойный лес
Растение семейства злаков
Приливная волна
Отец бога Одина
Дремучий ельник
Физик Нильс...
Лес, где много шишек
Лес, где сосны шумят
Сосновый лес
Лес с сосенками
Кто создал модель атома?
Скопищ сосен
Елки-палки
Сверло стоматолога
Скопище сосен
Сосновый...
Загорелся сыр-...
И ученый, и сосновый
Элемент №5
Датский физик
Отец Одина
Пятый элемент, но не фильм
. «дрель» стоматолога
Лес, горящий вместе с сыром
Пятый элемент
Лес повышенной колючести
Нильс из физиков
В таблице Менделеева он под №5
Между углеродом и бериллием
Пятый по счету химический элемент
. (святобор) в слав. миф. бог лесов, покровитель охоты
Пятая графа химических элементов
Лес, где растут сосенки
Лес, подходящий для маслят
Лес с запахом хвои
Хвойный лес
Датский физик, создатель планетарной модели атома
Химический элемент, кристаллическое вещество
В скандинавской мифологии бог, отец Одина
Датские физики, отец (1885-1962, Нобелевская премия 1922) и сын (Нобелевская премия 1975)
Датский математик (1887-1951)
Город в Нижегородской области
Город в Сербии
Сосновый лес
Наименование химического элемента
. "Дрель" стоматолога
. "Лесной" химический элемент
Кто из физиков создал модель атома
Кто создал модель атома
М. (брать) бранье, взятие, отпуск и прием; бору нет, говорят купцы, разбору, спросу на товар. Костр. торг. базар, рынок, торжок; новинный бор, холщевый базар. Стар. сбор, побор, подать, денежная повинность. Бором, борком брать, руками, рвать. Бор ягод, сбор. Бор рыбы, клев. Брать товар на бор, в бор, в долг, не за наличные. Красный или хвойный лес; строевой сосновый или еловый лес по сухой почве, по возвышенности; преснина, чистый мендовый сосняк, по супеси; хвойник с ягодными кустами и грибами. От искры сыр бор загорался. Баба по бору ходила, трои лапти износила, долго. Чужая душа дремучий бор. Баженый не с борка, а с топорка. Всякая сосна своему бору шумит (своему лесу весть подает). Сыр-бор загорелся, беда, шум из пустого. Сев. сушь, суходол, противопол. тундра, болото, поймы. Арх. новг. могильник, кладбище, божья нивка, потому что там для кладбищ выбирается суходол, либо пригорье. На борке, новг.-валд. на кладбище. Ниж. бора, складка в одежде, морщина в лице. Растение Panicum miliaceum, Milium effusum, черное, птичье просо, просовик, просовка, род проса в черных шишках (симб. сам.) Дивий бор, растение Alopecurus pratensis, глашник, луговой пырей, лисий хвост, однородное с аржанцом. Боровой, к бору, лесу относящ. Боровое место, хрящеватое, сухое, под хвойным лесом, можжевелом и вереском. Боровой кулик, березовик, слука, вальдшнеп. Боровая каша, из боровой крупы, из пшена бора. Боровой изгон, мохнатик, волосатик, растение Adonis vernalis. Боровной лес, сев. сосновый, строевой и мачтовый, по суходолу. Бористое место, боровое, обильное борами. Бористый кафтан, с борами (см. бора). Боровина ж. боровая, хвойная, нехлебная почва. Боровинка умалит. порода мелких, но хороших яблок. Боровик м. съедомый гриб Boletus bovinus (mutabilis?) Арх.-мез. метла, голик, веник, потому что веники вяжут в березняке, в бору, по суходолу, не по тундре. картежной игре, подбор красной масти, боровики, а черной, вороново крыло. Тетерев, особенно косач, но гораздо рослее простого (полевого), вероятно помесь тетерева и глухаря. Калужск. кабачная ендова. Боровики мн. дикие, боровые пчелы; растение Chimaphila umbellata, становник, изгон боровой, изгон раменный. Боровика ж. ряз. куст и ягода брусена, брусника. Боровник м. растение Digitaria, мохарь. Растение Blitum, боровик, жминда, жмонда, бросовая трава; Вlitum virgatum, сорочьи ягоды. Боровая няша, боровница? сев. лекарственное в народе растение, по берегам боровых озер и котловин. Бореть пск. о залежи: порастать хвойником, зарослями
М. химич. горючее вещество, добываемое из буры и служащее основанием борной кислоте
По Далю это слово означает "торг, базар, рынок", но у многих людей ассоциируется с известным датчанином, а заодно и с "пятым номером"
Роман российского писателя С. Крутилина "Апраскин..."
Среди картин Ивана Шишкина есть "Сосновый..."
Что за химический элемент B
Элемент номер пять
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 (лат. Borum), В, химический элемент III группы периодической системы Менделеева, атомный номер 5, атомная масса 10,811; кристаллы серовато-черного цвета (очень чистый Бор бесцветен). Природный Бор состоит из двух стабильных изотопов: 10 B (19%) и 11 B (81%).
Ранее других известное соединение Бора - бура - упоминается в сочинениях алхимиков под арабским названием "бурак" и латинским Borax, откуда и произошло наименование "бор". Свободный Бор (нечистый) впервые получили французские химики Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар в 1808 году нагреванием борного ангидрида B 2 O 3 с металлическим калием. Общее содержание Бора в земной коре 3·10 -4 % по массе. В природе Бор в свободном состоянии не обнаружен. Многие соединения Бора широко распространены, особенно в небольших концентрациях. В виде боросиликатов, боратов, бороалюмосиликатов, а также как изоморфная примесь в других минералах Бор входит в состав многих изверженных и осадочных пород. Соединения Бора найдены в нефтяных водах, морской воде, соляных озерах, горячих источниках, в вулканических и сопочных грязях, во многих почвах.
Физические свойства Бора. Известно несколько кристаллических модификаций Бор Для двух из них рентгеноструктурным анализом удалось полностью определить кристаллическую структуру, которая в обоих случаях оказалась весьма сложной. Атомы Бора образуют в этих структурах трехмерный каркас подобно атомам углерода в алмазе. Этим объясняется высокая твердость Бора. Однако строение каркаса в структурах Бора гораздо сложнее, чем в алмазе. Основной структурной единицей в кристаллах Бора служат двадцатигранники (икосаэдры), в вершинах каждого из которых находятся 12 атомов Бора. Икосаэдры соединяются между собой как непосредственно, так и посредством промежуточных атомов Бора, не входящих в состав какого-либо икосаэдра. При таком строении оказывается, что атомы Бор в кристаллах имеют разные координационные числа: 4, 5, 6 и 5 + 2 (5 ближних "соседей" и 2 более далеких). Так как на внешней оболочке атома Бора находятся всего 3 электрона (электронная конфигурация 2s 2 2p 1), на каждую присутствующую в кристаллическом Боре связь приходится существенно меньше двух электронов. В соответствии с современными представлениями, в кристаллах Бор осуществляется особый тип ковалентной связи - многоцентровая связь с дефицитом электронов. В соединениях ионного типа Бор 3-валентен. Так называемый "аморфный" Бор, получаемый при восстановлении B 2 O 3 металлическим натрием или калием, имеет плотность 1,73 г/см 3 . Чистый кристаллический Бор имеет плотность 2,3 г/см 3 , температуру плавления 2030°С, температуру кипения 3860°С; твердость Бора по минералогической шкале 9, микротвердость 34 Гн/м 2 (3400 кгс/мм 2). Кристаллический Бор - полупроводник. В обычных условиях он проводит электрический ток плохо. При нагревании до 800°С электрическая проводимость Бора увеличивается на несколько порядков, причем знак проводимости меняется (электронная - при низких температурах, дырочная - при высоких).
Химические свойства Бора. Химически Бор при обычных условиях довольно инертен (взаимодействует активно лишь с фтором), причем кристаллический Бор менее активен, чем аморфный. С повышением температуры активность Бора возрастает и он соединяется с кислородом, серой, галогенами. При нагревании на воздухе до 700°С Бор горит красноватым пламенем, образуя борный ангидрид B 2 O 3 - бесцветную стекловидную массу. При нагревании выше 900 °С Бор с азотом образует нитрид бора BN, при нагревании с углем -карбид бора B 4 C 3 , с металлами - бориды. С водородом Бор заметно не реагирует; его гидриды (бороводороды) получают косвенным путем. При температуре красного каления Бор взаимодействует с водяным паром: 2B + 3Н 2 О = B 2 O 3 + 3H 2 . В кислотах Бор при обычной температуре не растворяется, кроме концентрированной азотной кислоты, которая окисляет его до борной кислоты H 3 BO 3 . Медленно растворяется в концентрированных растворах щелочей с образованием боратов.
Во фториде BF 3 и других галогенидах Бор связан с галогенами тремя ковалентными связями. Поскольку для завершения устойчивой 8-электронной оболочки атому Бора в галогениде BX 3 недостает пары электронов, молекулы галогенидов, особенно BF 3 , присоединяют молекулы других веществ, имеющие свободные электронные пары, например аммиака.
В таких комплексных соединениях атом Бор окружен четырьмя атомами (или группами атомов), что соответствует характерному для Бора в его соединениях координационному числу 4. Важные комплексные соединения Бор - борогидриды, например Na, и фтороборная, или борофтористоводородная, кислота H , образующаяся из BF 3 и HF; большинство солей этой кислоты (фтороборатов) растворимы в воде (за исключением солей К, Rb, Cs). Общая особенность самого Бора и его соединений - их сходство с кремнием и его соединениями. Так, борная кислота, подобно кремниевой, обладает слабыми кислотными свойствами и растворяется в HF с образованием газообразного BF 3 (кремниевая дает SiF 4). Бороводороды напоминают кремневодороды, а карбид Бора - карбид кремния, и т. д. Представляет интерес особое сходство модификаций нитрида BN с графитом или алмазом. Это связано с тем, что атомы В и N по электронной конфигурации совместно имитируют 2 атома С (у В - 3 валентных электрона, у N - 5, у двух атомов С - по 4). Эта аналогия характерна и для других соединений, содержащих одновременно Бор и азот. Так, боразан ВН 3 -NH 3 подобен этану СН 3 -СН 3 , а боразен BH 2 =NH 2 и простейший боразин BH≡NH подобны соответственно этилену СН 2 =СН 2 и ацетилену СН≡СН. Если тримеризация ацетилена С 2 Н 2 дает бензол С 6 Н 6 , то аналогичный процесс приводит от боразина BHNH к боразолу B 3 N 3 H 6 .
Получение Бора. Элементарный Бор из природного сырья получают в несколько стадий. Разложением боратов горячей водой или серной кислотой (в зависимости от их растворимости) получают борную кислоту, а ее обезвоживанием - борный ангидрид. Восстановление В 2 О 3 металлическим магнием дает Бор в виде темно-бурого порошка; от примесей его очищают обработкой азотной и плавиковой кислотами. Очень чистый Бор, необходимый в производстве полупроводников, получают из его галогенидов: восстанавливают ВCl 3 водородом при 1200°С или разлагают пары ВВr 3 на танталовой проволоке, раскаленной до 1500°С. Чистый Бор получают также термическим разложением бороводородов.
Применение Бора. Бор в небольших количествах (доли%) вводят в сталь и некоторые сплавы для улучшения их механических свойств; уже присадка к стали 0,001-0,003% Бор повышает ее прочность (обычно в сталь вводят Бор в виде ферробора, то есть сплава железа с 10-20% Бора). Поверхностное насыщение стальных деталей бором (до глубины 0,1-0,5 мм) улучшает не только механические свойства, но и стойкость стали против коррозии. Благодаря способности изотопа 10 В поглощать тепловые нейтроны, его применяют для изготовления регулирующих стержней ядерных реакторов, служащих для прекращения или замедления реакции деления. Бор в виде газообразного BF 3 используют в счетчиках нейтронов. (При взаимодействии ядер 10 В с нейтронами образуются заряженные α-частицы, которые легко регистрировать; число же α-частиц равно числу нейтронов, поступивших в счетчик: 10 5 В + 1 0 n = 7 3 Li + 4 2 α). Сам Бор и его соединения - нитрид BN, карбид B 4 C 3 , фосфид ВР и другие - применяют как диэлектрики и полупроводниковые материалы. Обширное применение находят борная кислота и ее соли (прежде всего бура), бориды и другие. BF 3 - катализатор некоторых органических реакций.
Бор в организме. Бор относится к числу химических элементов, которые в очень малых количествах содержатся в тканях растений и животных (тысячные и десятитысячные доли% на сухую массу). Бор необходим для поддержания нормальной жизнедеятельности растений. Важнейший симптом недостатка Бора - отмирание точки роста главного стебля, а затем и пазушных почек. Одновременно черешки и листья становятся хрупкими, цветки не появляются или не образуются плоды; поэтому при недостатке Бора падает урожай семян. Известны многие болезни, связанные с недостатком Бора, например гниль сердечка сахарной свеклы, черная пятнистость столовой свеклы, побурение сердцевины брюквы и цветной капусты, засыхание верхушки льна, желтуха верхушки люцерны, бурая пятнистость абрикосов, опробковение яблок. При недостатке Бора замедляется окисление сахаров, аминирование продуктов углеводного обмена, синтез клеточных белков; однако ферменты, для которых Бор является необходимым элементом, пока неизвестны. При недостатке Бора у растений снижается содержание аденозинтрифосфорной кислоты, а также нарушается процесс окислительного фосфорилирования, вследствие чего энергия, выделяющаяся при дыхании, не может быть использована для синтеза необходимых веществ. При недостатке Бора в почве в нее вносят борные удобрения. В биогеохимических провинциях с избытком Бора в почве (например, в Северо-Западном Казахстане) возникают морфологические изменения и заболевания растений, вызываемые накоплением Бора,- гигантизм, карликовость, нарушение точек роста и других. На почвах с интенсивным борным засолением встречаются участки, лишенные растительности, "плешины", - один из поисковых признаков месторождения Бора. Значение Бора в организме животных пока не выяснено. У человека и животных (овец, верблюдов) при питании растениями с избыточным содержанием Бора (60-600 мг/кг сухого вещества и более) нарушается обмен веществ (в частности, активность протеолитических ферментов) и появляется эндемическое заболевание желудочно-кишечного тракта - борный энтерит.
