Katangian, Kasaysayan, Produksyon at Mga Gamit ng Boron Metal

Ang Boron ay isang labis na matigas at init-lumalaban na semi-metal na matatagpuan sa iba't ibang mga anyo at malawak na ginagamit sa mga compound upang gawin ang lahat mula sa mga bleach at salamin sa semiconductors at agricultural fertilizers.

Ang mga katangian ng boron ay:

• Atomic Symbol: B
• Atomic Number: 5
• Kategorya ng Elemento: Metalloid
• Densidad: 2.08g / cm3
• Temperatura ng pagkatunaw: 3769 F (2076 C)
• Boiling Point: 7101 F (3927 C)
• Moh's Hardness: ~ 9.5

Mga katangian ng Boron

Elemental boron ay isang allotropic semi-metal, ibig sabihin ang elemento mismo ay maaaring umiiral sa iba't ibang anyo, bawat isa ay may sariling pisikal at kemikal na mga katangian. Gayundin, tulad ng iba pang mga semi-riles (o metalloids), ang ilan sa mga katangian ng boron ay metal sa kalikasan habang ang iba ay mas katulad sa mga di-riles.

Ang mataas na kalinisan boron ay umiiral bilang isang walang hugis madilim na kayumanggi sa itim na pulbos o isang madilim, makintab, at malutong mala-kristal na metal.

Lubhang matigas at lumalaban sa init, ang boron ay isang mahinang konduktor ng kuryente sa mababang temperatura, ngunit ang mga pagbabagong ito ay lumalago ang temperatura. Bagaman ang mala-kristal na boron ay napaka matatag at hindi reactive na may mga acid, ang di-amorphous na bersyon ay dahan-dahan na nag-oxidize sa hangin at maaaring gumanti nang marahas sa acid.

Sa mala-kristal na anyo, ang boron ay ang pangalawang pinakamahirap sa lahat ng mga elemento (sa likod lamang ng carbon sa kanyang brilyante form) at may isa sa mga pinakamataas na temperatura ng matunaw. Katulad ng carbon, na kung saan ang unang mga mananaliksik ay madalas na nagkakamali sa elemento, ang mga boron ay bumubuo ng mga matatag na covalent bond na nagpapahirap sa paghiwalay.

Ang bilang ng limang elemento ay may kakayahang sumipsip ng isang malaking bilang ng mga neutron, na ginagawa itong isang mainam na materyal para sa mga rodilyong control nukleyar.

Ipinakita ng kamakailang pananaliksik na kapag sobrang pinalamig, ang mga boron ay bumubuo pa ng isang iba't ibang mga atomic na istraktura na nagpapahintulot na ito ay kumilos bilang isang superconductor.

Kasaysayan ng Boron

Habang ang pagkatuklas ng boron ay iniuugnay sa parehong mga Pranses at Ingles na mga chemist na nagsasaliksik ng mga borate mineral noong unang bahagi ng ika-19 siglo, pinaniniwalaan na ang isang dalisay na sample ng elemento ay hindi ginawa hanggang 1909.

Gayunpaman, ang mga borate mineral (kadalasang tinutukoy bilang borate) ay ginamit na ng mga tao sa loob ng maraming siglo. Ang unang naitala na paggamit ng borax (natural na nagaganap na sodium borate) ay sa mga Arabian goldsmith na nagpatupad ng tambalang bilang isang pagkilos upang gawing linisin ang ginto at pilak sa ika-8 siglo A.D.

Ang mga glazes sa Chinese ceramics na dating mula sa pagitan ng ika-3 at ika-10 siglo A.D. ay ipinakita rin upang magamit ang natural na nagaganap na tambalan.

Mga Modernong Paggamit ng Boron

Ang pag-imbento ng thermally stable na borosilicate glass noong huling bahagi ng 1800 ay nagbigay ng isang bagong pinagkukunan ng pangangailangan para sa mga mineral na borate. Ang paggamit ng teknolohiyang ito, ipinakilala ng Corning Glass Works ang Pyrex glass cookware noong 1915.

Sa mga taon pagkatapos ng digmaan, ang mga aplikasyon para sa boron ay lumago upang isama ang isang patuloy na lumalawak na hanay ng mga industriya. Ang Boron nitride ay nagsimulang magamit sa mga pampaganda ng Hapon, at noong 1951, isang paraan ng produksyon para sa mga fibre ng boron ay binuo. Ang unang nuclear reactor, na nagmula sa linya sa panahong ito, ay gumamit din ng boron sa kanilang control rods.

Sa agarang resulta ng Chernobyl nuclear disaster noong 1986, 40 tonelada ng boron compounds ang dumped sa reaktor upang makatulong na kontrolin radionuclide release.

Noong unang bahagi ng dekada 1980, ang pag-unlad ng mataas na lakas na permanenteng bihirang magneto sa mundo ay lumikha ng isang malaking bagong merkado para sa elemento. Higit sa 70 metrikong tonelada ng neodymium-iron-boron (NdFeB) magneto ang ngayon ay ginawa bawat taon para magamit sa lahat ng bagay mula sa mga de-kuryenteng kotse hanggang sa mga headphone.

Noong huling bahagi ng dekada ng 1990, nagsimula ang boron steel sa mga sasakyan upang palakasin ang mga bahagi ng istruktura, tulad ng mga bar sa kaligtasan.

Produksyon ng Boron

Kahit na mahigit sa 200 iba't ibang uri ng borate mineral ang umiiral sa crust ng daigdig, apat na account ang higit sa 90 porsiyento ng komersyal na pagkuha ng boron at boron compound: tincal, kernite, colemanite, at ulexite.

Upang makabuo ng isang relatibong dalisay na anyo ng boron powder, ang boron oxide na nasa mineral ay pinainit ng magnesium o aluminyo na pagkilos ng bagay. Ang pagbabawas ay gumagawa ng elemental na pulbos na boron na halos 92 porsiyento ay dalisay.

Ang dalisay na boron ay maaaring gawin sa pamamagitan ng karagdagang pagbabawas ng mga boron halide na may hydrogen sa mga temperatura na higit sa 1500 C (2732 F).

Ang high-purity boron, na kinakailangan para sa paggamit sa semiconductors, ay maaaring gawin sa pamamagitan ng decomposing diborane sa mataas na temperatura at lumalaking solong kristal sa pamamagitan ng pagtunaw ng zone o ang Czolchralski paraan.

Mga aplikasyon para sa Boron

Habang mahigit sa anim na milyong metriko tonelada ng mineral na naglalaman ng boron ang ginugol sa bawat taon, ang karamihan sa mga ito ay natupok bilang mga borate salt, tulad ng boric acid at boron oxide, na napakaliit na na-convert sa elemental boron. Sa katunayan, halos 15 metriko tonelada ng elemental boron ang natupok bawat taon.

Ang lawak ng paggamit ng boron at boron compounds ay napakalawak. Ang ilang mga pagtatantya na mayroong higit sa 300 iba't ibang mga gamit ng pagtatapos ng elemento sa iba't ibang anyo nito.

Ang limang pangunahing gamit ay:

• Glass (hal., Thermally stable borosilicate glass)
• Mga Keramika (hal., Glazes ng tile)
• Agrikultura (hal., Boric acid sa mga likidong abono).
• Mga detergent (hal., Sosa perborate sa laundry detergent)
• Mga bleach (hal., Mga pagnanakaw ng sambahayan at pang-industriya)

Boron Metallurgical Applications

Bagaman napakaliit na paggamit ng metalikong boron, ang elemento ay lubos na pinahahalagahan sa maraming mga metalurhikong aplikasyon.Sa pamamagitan ng pag-alis ng carbon at iba pang mga impurities habang ito ay bono sa bakal, isang maliit na halaga ng boron-ilang bahagi lamang bawat milyon-idinagdag sa bakal ay maaaring gawin itong apat na beses na mas malakas kaysa sa average na high-strength steel.

Ang kakayahang elemento upang matunaw at alisin ang metal oxide film ay ginagawang perpekto para sa mga flux ng hinang. Tinatanggal ng Boron trichloride ang nitrides, carbides, at oksido mula sa nilusaw na metal. Bilang resulta, ang boron trichloride ay ginagamit sa paggawa ng aluminyo, magnesiyo, sink at mga tansong haluang metal.

Sa pulbos metalurhiya, ang presensya ng mga metal borides ay nagdaragdag ng koryente at mekanikal na lakas. Sa mga produktong ferrous, ang kanilang pag-iral ay nagdaragdag ng kaagnasan at katigasan, samantalang sa mga titan na haluang ginamit sa mga jet frame at mga bahagi ng turbine na borides ay nadaragdagan ang lakas ng makina.

Ang mga fibon fibon, na ginawa sa pamamagitan ng pagdeposito ng elementong hydride sa tungsten wire, ay malakas, light structural materyal na angkop para gamitin sa mga aplikasyon ng aerospace, pati na rin ang mga golf club at high-tensile tape.

Ang pagsasama ng boron sa NdFeB magnet ay kritikal sa function ng mga high-strength permanent magnet na ginagamit sa mga wind turbine, electric motors, at isang malawak na hanay ng electronics.

Ang proclivity ni Boron patungo sa neutron absorbing ay nagpapahintulot na ito ay magamit sa mga nuclear control rods, radiation shields, at neutron detectors.

Sa wakas, ang boron carbide, ang ikatlong pinakamahirap na kilalang substansiya, ay ginagamit sa paggawa ng iba't ibang mga armor at mga hindi tinatablan ng bala na walang laman at mga bahagi ng pagsusuot at pagsusuot.

_Pinagmulan:

_{Chemicool. BoronURL: http://www.chemicool.com/elements/boron.htmlUSGS. Impormasyon ng Mineral. BoronURL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/boron/}