Хим элемент бор как пишется

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 B₂O₃ с металлическим калием. Через несколько месяцев бор получил Х. Дэви электролизом расплавленного B₂O₃.

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 CaBSiO₄OH, данбурит CaB₂Si₂O₈
Бораты: бура Na₂B₄O₇ • 10H₂O, ашарит MgBO₂(OH), гидроборацит (Ca, Mg)B₂O₁₁ • 6H₂O, иниоит Ca₂B₆O₁₁ • 13H₂O, калиборит KMg₂B₁₁O₁₉ • 9H₂O.

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 ¹⁰В (20 %) и ¹¹В (80 %).
¹⁰В имеет очень высокое сечение поглощения тепловых нейтронов, поэтому ¹⁰В 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 (B₄C, B₁₂C₃, B₁₃C₂). При нагревании в атмосфере кислорода или на воздухе бор сгорает с большим выделением теплоты, образуется оксид B₂O₃.
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 B₂O₃.
При отсутствии окислителей бор устойчив к действию растворов щелочей. В горячей азотной, серной кислотах и в царской водке бор растворяется с образованием борной кислоты Н₃ВО₃.
Оксид бора B₂O₃ — 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 BO₃^3-), 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.

Источник: Википедия

Другие заметки по химии

Бор химический элемент

Бор / Borium (B)
Атомный номер	5
Внешний вид простого вещества
Свойства атома
Атомная масса (молярная масса)	10,811 а.е.м. (г/моль)
Радиус атома	98 пм
Энергия ионизации (первый электрон)	800,2(8,29) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация	[He] 2s2 2p1
Химические свойства
Ковалентный радиус	82 пм
Радиус иона	23 (+3e) пм
Электроотрицательность (по Полингу)	2,04
Электродный потенциал	—
Степени окисления	3
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность	2,34 г/см³
Молярная теплоёмкость	11,09 Дж/(K·моль)
Теплопроводность	27,4 Вт/(м·K)
Температура плавления	2573 K
Теплота плавления	23,60 кДж/моль
Температура кипения	3931 K
Теплота испарения	504,5 кДж/моль
Молярный объём	4,6 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	ромбоэдрическая
Параметры решётки	a=10,17; α=65,18 Å
Отношение c/a	0,576
Температура Дебая	1250 K

Бор— элемент главной подгруппы третьей группы, второго периода периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева, с атомным номером 5. Обозначается символом B (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 химического элемента Бор

Впервые получен в 1808 году французскими физиками Ж. Гей-Люссаком и Л. Тенаром нагреванием борного ангидрида B₂O₃ с металлическим калием. Через несколько месяцев бор получил Х. Дэви электролизом расплавленного B₂O₃.

Получение

Наиболее чистый бор получают пиролизом бороводородов. Такой бор используется для производства полупроводниковых материалов и тонких химических синтезов.

1. Метод металлотермии (чаще восстановление магнием или натрием):

2. Термическое разложение паров бромида бора на раскаленной (1000—1200°C) танталовой проволоке в присутствии водорода:

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).

Химические свойства

По многим физическим и химическим свойствам неметалл бор напоминает кремний.

Химический 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 (B₄C, B₁₂C₃, B₁₃C₂). При нагревании в атмосфере кислорода или на воздухе бор сгорает с большим выделением теплоты, образуется оксид B₂O₃:

С водородом бор напрямую не взаимодействует, хотя известно довольно большое число бороводородов (боранов) различного состава, получаемых при обработке боридов щелочных или щелочноземельных металлов с 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 B₂O₃.

При отсутствии окислителей бор устойчив к действию растворов щелочей. В горячей азотной, серной кислотах и в царской водке бор растворяется с образованием борной кислоты .

Оксид бора — 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 BO₃^3-), а тетрабораты, например:

Применение

Элементарный бор

Бор (в виде волокон) служит упрочняющим веществом многих композиционных материалов.

Также бор часто используют в электронике для изменения типа проводимости кремния.

Бор применяется в металлургии в качестве микролегирующего элемента, значительно повышающего прокаливаемость сталей.

Соединения бора

Карбид бора применяется в компактном виде для изготовления газодинамических подшипников.

Пербораты / пероксобораты (содержат ион [B₂(O₂)₂(OH)₄]₂^—) Технический продукт содержит до 10,4% «активного кислорода», на их основе производят отбеливатели, «не содержащие хлор» («персиль», «персоль» и др.).

Отдельно также стоит указать на то что сплавы бор-углерод-кремний обладают сверхвысокой твёрдостью и способны заменить любой шлифовальный материал (кроме нитрида углерода, алмаза, нитрида бора по микротвёрдости), а по стоимости и эффективности шлифования (экономической) превосходят все известные человечеству абразивные материалы.

Сплав бора с магнием (диборид магния MgB₂) обладает, на данный момент, рекордно высокой критической температурой перехода в сверхпроводящее состояние среди сверхпроводников первого рода. Появление вышеуказанной статьи стимулировало большой рост работ по этой тематике.

Борная кислота (H₃BO₃) широко применяется в атомной энергетике в качестве поглотителя нейтронов в ядерных реакторах типа ВВЭР (PWR) на «тепловых» («медленных») нейтронах. Благодаря своим нейтронно-физическим характеристикам и возможности растворяться в воде, применение борной кислоты делает возможным плавное (не ступенчатое) регулирование мощности ядерного реактора путем изменения ее концентрации в теплоносителе— так называемое «борное регулирование».

Бороводороды и борорганические соединения

Ряд органических производных бора (бороводороды) являются чрезвычайно эффективными ракетными топливами (диборан(B₂H₄), пентаборан, тетраборан и др.), а некоторые полимерные соединения с водородом и углеродом являются чрезвычайно стойкими к химическим воздействиям и высоким температурам, например широко известный пластик Карборан-22.

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— 0,13мг/л. Ежедневно с пищей человек получает 1—3 мг бора. Токсичная доза— 4г.

Один из редких типов дистрофии роговицы связан с геном, кодирующим белок-транспортер, предположительно регулирующий внутриклеточную концентрацию бора.

БОР (от позднелат. borax — бура; лат. Borum) В, хим. элемент
III гр. периодич. системы, ат. н. 5, ат. м. 10,811. Прир. бор состоит из
двух стабильных изотопов — ¹⁰В (19,57%) и ¹¹В
(80,43%).
Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов ¹⁰B 3*10^-25
м², ¹¹В 4*10^-32 м². Конфигурация
внеш. электронной оболочки 2s²2р; степень окисления + 3, редко
+ 2; энергия ионизации при последоват. переходе от В° к В⁵⁺
соотв.
8,29811, 25,156, 37,92, 259,30 и 340,13 эВ; атомный радиус 0,097 нм, ковалентный
0,088 нм, металлический 0,091 нм, ионный В³⁺ 0,025 нм (координац.
число 4).

Содержание бора в земной коре 5*10^-3% по массе, в воде океанов
— 4,6 мг/л. В природе в своб. виде не встречается. Важнейшие минералы —
бура Na₂B₄O₇*10Н₂О, кернит
Na₂B₄O₇*4H_aO. На земной пов-сти
бор мигрирует и концентрируется в рассолах озер и морей. Главные осадочные
бо-ратные месторождения находятся в СССР, США, ГДР. Мировые запасы бора ок.
100 млн. т.

Свойства. Бор — бесцв., серое или красное кристаллическое либо
темное аморфное в-во. Известно более 10 алло-тропных модификаций бора, св-ва
важнейших приведены в таблице. Образование той или иной модификации и их
взаимные переходы определяются т-рой, при к-рой получают бор: при 600-800°С
образуется аморфный продукт (плотн. 2,35 г/см³;
перехода аморфныйромбоэдрич.
модификация 5,02 кДж/моль), до 1000°С-ромбоэдрич.
модификация (красные кристаллы), до 1200°С-
ромбоэдрическая (наиб, устойчивая форма), до 1500 °С — тетрагональные модификации.
Расплав обычно кристаллизуется вромбоэдрич.
модификацию, в к-рую переходят и все остальные формы выше 1500°С. В интервале
1000-1500°С можно одновременно получить смесь разл. модификаций. Кристаллич.
решетки всех модификаций бора построены из икосаэдров В₁₂ — полиэдрич.
электронодефицитных структур, содержащих наряду с двухэлектронными двухцентровыми
хим. связями В—В многоцентровые двух-электронные связи.

Ниже приводятся св-ва р-ромбоэдрич. бора: т. пл. 2074°С, т. кип. 3658°С;
С° 11,09Дж/(моль-К);
50,2 кДж/моль,
560кДж/моль (О К),
512кДж/моль; S°₂₉₈ 5,90 Дж/(моль*К) [для газа 153,2 ДжДмоль
• К)]; ур-ние температурной зависимости давления пара lg p (атм) = = 7,239-28,840/T(1781-2152
К); температурный коэф. линейного расширения (4,8-7,0)*10^-6_К^-1
(293-1300 К); теплопроводность при 300 К 2,6-10^-3 Вт/(м*К);
дебаевская т-ра 1220 К;
(0,7-4,0)*10⁹ МОм*м (88 К), 10⁵ МОм*м (200 К), 0,05
МОм*м (500 К). Бор — полупроводник р-типа; ширина запрещенной зоны по данным
электрич. и оптич. измерений соотв. 1,42 и 1,53 эВ; дырочная проводимость
55*10⁴, электронная 10⁴ м²/(В*с); постоянная
Холла 7*10^-3 м³/Кл (298 К); концентрация собств.
носителей тока 5*10¹⁴(433 К) и 9*10¹⁹ м^-3П073
К). Бор диамагнитен, магн. восприимчивость — 0,78*10^-9 (298 К).
Для монокристаллов показатель преломления 3,44 (при длине волны
0,45мкм), коэф. поглощения 10^-2 м^-1 (при
1,3-3,8 мкм).

По твердости бор занимает второе (после алмаза) место среди всех в-в:
твердость по Моосу 9,3, по Виккерсу 274,4 ГПа, по Кнупу 2460; микротвердость
30,4 ГПа. Модуль Юнга 282,2 ГПа (для борного волокна 411,6 ГПа);
147 МПа (293 К), 882 МПа (1273 К) (для борного волокна 13,7 ГПа при 1330-1890
К); линейный коэф. сжимаемости 1,8*10^-7 (303 К), объемный 3*10^-7
(293 К). Бор очень хрупок, в пластич. состояние переходит выше 2000 °С.

Химически бор довольно инертен (особенно кристаллический). К-ты, не являющиеся
окислителями, с бором не реагируют, конц. HNO₃ и царская водка
окисляют его до борной кислоты Н₃ВО₃. При
сплавлении со щелочами на воздухе либо при взаимод. с расплавл. Na₂O₂
или смесью KNO₃ и Na₂CO₃ бор образует бораты.
С Н₂ он непосредственно не взаимод., бороводороды получают
косвенным путем. Выше 1200°С бор реагирует с N₂ (а также с NH₃),
давая бора нитрид BN. В р-циях с F₂ (ок. 20 °С), с С1₂
(ок. 400 °С), с Вг₂ (ок. 600 °С), с 1₂ (ок. 700 °С)
образует тригалогениды ВНа1₃ (см. Бора трифторид, Бора трихлорид)-бесцв.
дымящие
на воздухе летучие соед., к-рые легко гидролизуются водой, склонны к образованию
комплексных соед. типа Н[ВНа1₄]. Для трибромида ВВr₃
т. пл. -46°С, т. кип. 89,8°С; плотн. 2,65 г/см³. Для трииодида
В1₃ т. пл. 49,8°С, т. кип. 210°С (с разл.); плотн. 3,3 г/см³.
Известны также низшие галогениды В₂На1₄, В₄На1₄,
В₈На1₈, содержащие в молекуле связи В—В. Выше 500°С
бор реагирует с газообразными HF и НС1 с выделением Н₂.

С серой ок. 600°С, а также в атмосфере H₂S или CS₂
при 930°С бор образует сульфид B₂S₃ (т. пл. 310°С;
плотн. 1,55 г/см³), с Se выше 700°С — селенид B₂Se₃,
с Р и As выше 900°С — соотв. фосфиды (ВР, В₅Р) и арсениды (BAs,
B₆As), отличающиеся высокой хим. и термин стойкостью.

ХАРАКТЕРИСТИКА КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МОДИФИКАЦИЙ БОРА

ВР и BAs (т. пл. выше 2000°С) — высокотемпературные полупроводники.

При взаимод. бора (или В₂О₃) с С выше 2000°С получают
бора
карбиды В₁₂С₃ и В₁₃С₂,
с Si выше 1000°С — силициды B₆Si (т. разл. 1864°С), B₄Si
(т. разл. 1345°С), B₃Si и В₁₂5i — кристаллич. в-ва,
не разлагаемые водой и р-рами щелочей и к-т; применяются как огнеупоры
и материалы регулирующих и защитных устройств ядерных реакторов. С большинством
металлов при высоких т-рах бор образует бориды.

Получение. Буру и кернит разлагают H₂SO₄
при 100°С, нерастворимый остаток отфильтровывают. Фильтрат охлаждают до
15 °С, при этом выпадают кристаллы Н₃ВО₃; к-ту обезвоживают
ок. 235°С с образованием В₂О₃. Аморфный бор получают
восстановлением В₂О₃магнием, Na, Са, Zn, К или Fe,
кристаллический — восстановлением галогенидов бора (в осн. ВС1₃
или BF₃) водородом или разложением галогенидов и гидридов бора
(в осн. В₂Н₆) при 1000-1500°С. Бор получают также
электролизом расплава Na[BF₄] или K[BF₄] (образуются
при взаимод. соотв. NaOH или КОН либо солей Na или К с Н [BF₄]),
чистый кристаллический (менее 0,05% примесей) — разложением ВВr₃
на танталовой или вольфрамовой нити ок. 1300°С в присут. Н₂
или разложением В₂Н₆ и В1₃ при 700-1000°С.
Высокой степени чистоты (10^-3-10^-4% примесей) достигают
зонной плавкой или вытягиванием монокристаллов из расплава.

Определение. Осн. метод выделения бора из смеси — отгонка в виде
борнометилового эфира В(ОСН₃)₃ из кислых р-ров. Эфир
гидролизуют до Н₃ВО₃, к-рую титруют щелочью в присут.
маннита. Гравиметрически бор определяют в виде Са(ВО,)₂, образующегося
при взаимод. В(ОСН₃)₃ с Са(ОН)₂, флуориметрически
— по фиолетово-синему окрашиванию с хинали зарином или диаминоантраруфином,
а также при помощи куркумина. Качественно бор обнаруживают по буро-красному
окрашиванию куркумовой бумаги или по зеленому окрашиванию пламени при сгорании
В(ОСН₃)₃.

Применение. Бор — компонент коррозионностойких и жаропрочных сплавов,
напр. ферробора — сплава Fe с В (10-20%). Небольшая добавка бора (1-3-10
%) значительно повышает мех. св-ва стали, сплавов цветных металлов и обусловливает
мелкозернистость их структуры. Бором насыщают пов-сть стальных изделий (борирование)
с целью улучшения их коррозионных и мех. св-в. Его используют в кач-ве
упрочнителя композиционных материалов (в виде волокон), как полупроводник
для изготовления терморезисторе в, счетчиков тепловых нейтронов, преобразователей
тепловой энергии в электрическую. Бор и его сплавы применяют также как нейтронопоглощающие
материалы для изготовления регулирующих стержней ядерных реакторов. Мировое
произ-во бора (без СССР) в виде соединений 2,4 млн. т (1980). Ок. 50% получаемых
искусственных и прир. соед. бора используют в произ-ве стекла, ок.. 30%-при
получении моющих ср-в, ок. 4-5%-для произ-ва эмалей, глазурей, гербицидов,
металлургич. флюсов.

Бор был открыт в 1808 Ж. Гей-Люссаком и Л. Тенаром и независимо от них-Г.
Дэви.

Страница «БОР» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

Еще по теме:

• Бор — Неорганическая химия, Б.В.Некрасов

Бор (B, лат. borum) — химический элемент 13-й группы, второго периода периодической системы (по устаревшей короткой форме периодической системы принадлежит к главной подгруппе III группы, или к группе IIIA) с атомным номером 5. 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 химиками Ж. Гей-Люссаком и Л. Тенаром нагреванием борного ангидрида B₂O₃ с металлическим калием. Через несколько месяцев бор получил Хэмфри Дэви электролизом расплавленного B₂O₃.

Название элемента произошло от арабского слова бурак (араб. بورق‎) или персидского бурах (перс. بوره‎), которые использовались для обозначения буры.

Нахождение в природе

Среднее содержание бора в земной коре составляет 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 распространённых 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 CaBSiO₄OH, данбурит CaB₂Si₂O₈
• Бораты: бура Na₂B₄O₇·10H₂O, ашарит MgBO₂(OH), гидроборацит (Ca, Mg)B₆O₁₁·6H₂O, иниоит Ca₂B₆O₁₁·13H₂O, калиборит KMg₂B₁₁O₁₉·9H₂O.

Также различают несколько типов месторождений бора:

• Месторождения боратов в магнезиальных скарнах:
  • людвигитовые и людвигито-магнетитовые руды;
  • котоитовые руды в доломитовых мраморах и кальцифирах;
  • ашаритовые и ашарито-магнетитовые руды.
• Месторождения боросиликатов в известковых скарнах (датолитовые и данбуритовые руды);
• Месторождения боросиликатов в грейзенах, вторичных кварцитах и гидротермальных жилах (турмалиновые концентрации);
• Вулканогенно-осадочные:
  • борные руды, отложенные из продуктов вулканической деятельности;
  • переотложенные боратовые руды в озёрных осадках;
  • погребённые осадочные боратовые руды.
• Галогенно-осадочные месторождения:
  • месторождения боратов в галогенных осадках;
  • месторождения боратов в гипсовой шляпе над соляными куполами.

Крупнейшее месторождение России находится в Дальнегорске (Приморье). Оно относится к боросиликатному типу. В этом одном компактном месторождении сосредоточено не менее 3 % всех мировых запасов бора. На действующем при месторождении горно-химическом предприятии выпускается боросодержащая продукция, которая удовлетворяет потребности отечественной промышленности. При этом 75 % продукции идёт на экспорт в Корею, Японию и Китай.

Получение

• Наиболее чистый бор получают пиролизом бороводородов. Такой бор используется для производства полупроводниковых материалов и тонких химических синтезов.

 B₂H₆ → ^t  2B + 3H₂

• Метод металлотермии (чаще восстановление магнием или натрием):

 B₂O₃ + 3Mg ⟶ 3MgO + 2B 

 KBF₄ + 3Na ⟶ 3NaF + KF + B

• Термическое разложение паров бромида бора на раскалённой (1000—1200 °C) вольфрамовой проволоке в присутствии водорода (метод Ван-Аркеля):

 2BBr₃ + 3H₂ →^W 2B + 6HBr

Физические свойства

Чрезвычайно твёрдое вещество (уступает только алмазу, нитриду бора (боразону), карбиду бора, сплаву бор-углерод-кремний, карбиду скандия-титана). Обладает хрупкостью и полупроводниковыми свойствами (широкозонный полупроводник).

У бора — самый высокий предел прочности на разрыв 5,7 ГПа.

Изотопы бора

Основная статья: Изотопы бора

В природе бор находится в виде двух изотопов ¹⁰B (19,8 %) и ¹¹B (80,2 %).

¹⁰B имеет очень высокое сечение захвата тепловых нейтронов, равное 3837 барн (для большинства нуклидов это сечение близко к единицам или долям барна), причём при захвате нейтрона образуются два нерадиоактивных ядра (альфа-частица и литий-7), очень быстро тормозящиеся в среде, а проникающая радиация (гамма-кванты) при этом отсутствует, в отличие от аналогичных реакций захвата нейтронов другими нуклидами:

¹⁰B + n → ¹¹B* → α + ⁷Li + 2,31 МэВ.

Поэтому ¹⁰B в составе борной кислоты и других химических соединений применяется в атомных реакторах для регулирования реактивности, а также для биологической защиты от тепловых нейтронов. Кроме того, бор применяется в нейтрон-захватной терапии рака.

Кроме двух стабильных, известно ещё 12 радиоактивных изотопов бора, из них самым долгоживущим является ⁸B с периодом полураспада 0,77 с.

Происхождение

Все изотопы бора возникли в межзвёздном газе в результате расщепления тяжелых ядер космическими лучами, или при взрывах сверхновых.

Химические свойства

По многим физическим и химическим свойствам неметалл бор напоминает кремний.

Химически бор довольно инертен и при комнатной температуре взаимодействует только со фтором:

 2B + 3F₂ ⟶ 2BF₃↑

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 (B₄C, B₁₂C₃, B₁₃C₂). При нагревании в атмосфере кислорода или на воздухе бор сгорает с большим выделением теплоты, образуется оксид B₂O₃:

 4B + 3O₂ ⟶ 2B₂O₃

С водородом бор напрямую не взаимодействует, хотя известно довольно большое число бороводородов (боранов) различного состава, получаемых при обработке боридов щелочных или щелочноземельных металлов кислотой:

 Mg₃B₂ + 6HCl ⟶ B₂H₆↑ + 3MgCl₂

При сильном нагревании бор проявляет восстановительные свойства. Он способен, например, восстановить кремний или фосфор из их оксидов:

 3SiO₂ + 4B ⟶ 3Si + 2B₂O₃

 3P₂O₅ + 10B ⟶ 5B₂O₃ + 6P

Данное свойство бора можно объяснить очень высокой прочностью химических связей в оксиде бора B₂O₃.

При отсутствии окислителей бор устойчив к действию растворов щелочей. Растворяется в расплаве смеси гидроксида и нитрата калия:

 2B + 2KOH + 3KNO₃ →^ot 2KBO₂ + 3KNO₂ + H₂O

В горячей азотной, серной кислотах и в царской водке бор растворяется с образованием борной кислоты H₃BO₃.

Оксид бора B₂O₃ — типичный кислотный оксид. Он реагирует с водой с образованием борной кислоты:

 B₂O₃ + 3H₂O ⟶ 2H₃BO₃

При взаимодействии борной кислоты со щелочами возникают соли не самой борной кислоты — бораты (содержащие анион BO₃³⁻), а тетрабораты, например:

 4H₃BO₃ + 2NaOH ⟶ Na₂B₄O₇ + 7H₂O

В 2014 г. исследователями из Германии был получен бис(диазаборолил) бериллия, в котором атомы бериллия и бора образуют двухцентровую двухэлектронную связь (2c-2e), впервые полученную и нехарактерную для соседних элементов в Периодической таблице.

Применение

Элементарный бор

Бор (в виде волокон) служит упрочняющим веществом многих композиционных материалов.

Также бор часто используют в электронике в качестве акцепторной добавки для изменения типа проводимости кремния.

Бор применяется в металлургии в качестве микролегирующего элемента, значительно повышающего прокаливаемость сталей.

Бор применяется и в медицине при бор-нейтронозахватной терапии (способ избирательного поражения клеток злокачественных опухолей).

Соединения бора

Карбид бора применяется в компактном виде для изготовления газодинамических подшипников.

Пербораты / пероксобораты (содержат ион [B₂(O₂)₂(OH)₄]₂⁻) [B₄O₁₂H₈]⁻) применяются как окислительные агенты. Технический продукт содержит до 10,4 % «активного кислорода», на их основе производят отбеливатели, не содержащие хлор («персиль», «персоль» и др.).

Отдельно также стоит указать на то, что сплавы бор-углерод-кремний обладают сверхвысокой твёрдостью и способны заменить любой шлифовальный материал (кроме алмаза, нитрида бора по микротвёрдости), а по стоимости и эффективности шлифования (экономической) превосходят все известные человечеству абразивные материалы.

Сплав бора с магнием (диборид магния MgB₂) обладает, на данный момент, рекордно высокой критической температурой перехода в сверхпроводящее состояние среди сверхпроводников первого рода. Появление вышеуказанной статьи стимулировало большой рост работ по этой тематике.

Борная кислота (B(OH)₃) широко применяется в атомной энергетике в качестве поглотителя нейтронов в ядерных реакторах типа ВВЭР (PWR) на «тепловых» («медленных») нейтронах. Благодаря своим нейтронно-физическим характеристикам и возможности растворяться в воде применение борной кислоты делает возможным плавное (не ступенчатое) регулирование мощности ядерного реактора путём изменения её концентрации в теплоносителе — так называемое «борное регулирование».

Борная кислота применяется также в медицине и ветеринарии.

Нитрид бора, активированный углеродом, является люминофором со свечением от синего до жёлтого цвета под действием ультрафиолета. Обладает самостоятельной фосфоресценцией в темноте и активируется органическими веществами при нагреве до 1000 °C. Изготовление люминофоров из нитрида бора, состава BN/C не имеет промышленного назначения, но широко практиковалось химиками-любителями в первой половине XX века.

Боросиликатное стекло — стекло обычного состава, в котором заменяют щелочные компоненты в исходном сырье на окись бора (B₂O₃).

Фторид бора BF₃ при нормальных условиях является газообразным веществом, используется как катализатор в оргсинтезе, а также как рабочее тело в газонаполненных детекторах тепловых нейтронов благодаря захвату нейтронов бором-10 с образованием ядер лития-7 и гелия-4, ионизирующих газ (см. реакцию выше).

Бороводороды и борорганические соединения

Ряд производных бора (бороводороды) являются эффективными ракетными топливами (диборан B₂H₆, пентаборан, тетраборан и др.), а некоторые полимерные соединения бора с водородом и углеродом стойки к химическим воздействиям и высоким температурам (как широко известный пластик Карборан-22).

Боразон и его гексагидрид

Нитрид бора (боразон) подобен (по составу электронов) углероду. На его основе образуется обширная группа соединений, в чём-то подобных органическим.

Так, гексагидрид боразона (H₃BNH₃, похож на этан по строению) при обычных условиях твёрдое соединение с плотностью 0,78 г/см³, содержит почти 20 % водорода по массе. Его могут использовать водородные топливные элементы, питающие электромобили.

Биологическая роль

Основная статья: Биологическая роль бора

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. ЛД₅₀ ≈ 6 г/кг массы тела.

Один из редких типов дистрофии роговицы связан с геном, кодирующим белок-транспортер, предположительно регулирующий внутриклеточную концентрацию бора.