موسوعة الكيمياء - قائمة العناصر : البورون

البورون

البورون أو اختصارا البور هو عنصر كيميائي في الجدول الدوري يرمز له بالرمز B وعدده الذري 5. وهو عنصر فلزي ثلاثيّ التّكافؤ. ويتواجد البورون بوفرة عالية في ملح بورات الصوديوم ( أو بوراكس). وهناك صورتان متأصلتان للبورون، فالبورون الغير متبلور عبارة عن مسحوق بني، ولكن فلز البورون بشكله البلوري فهو أسود اللون. الشكل الفلزي قاس (9.3 على مقياس موه) وهو موصل رديء في درجة حرارة الغرفة. ولا يوجد بشكل حر في الطبيعة.

الخصائص العامة
الاسم، الرقم، الرمز	بورون، 5، B
تصنيف العنصر	شبه فلز
المجموعة، الدورة، المستوى الفرعي	13، 2، p
الكتلة الذرية	10.811غ·مول−1
توزيع إلكتروني	He] 2s2 2p1]
الخصائص الفيزيائية
الطور	صلب
كثافة السائل عند نقطة الانصهار	2.08 غ·سم−3
نقطة الانصهار	2349 ك، 2076 °س، 3769 °ف
نقطة الغليان	4200 ك، 3927 °س، 7101 °ف
حرارة الانصهار	50.2 كيلوجول·مول−1
حرارة التبخر	480 كيلوجول·مول−1
السعة الحرارية	(25 °س) 11.087 جول·مول−1·كلفن−1
ضغط البخار
P (باسكال) 1 10 100 1 كيلو 10 كيلو 100 كيلو عند T (كلفن) 2348 2562 2822 3141 3545 4072
الخصائص الذرية
أرقام الأكسدة	3, 2, 1 (أكسيده متوسط الحموضة)
الكهرسلبية	2.04 (مقياس باولنغ)
طاقات التأين	الأول: 800.6 كيلوجول·مول−1
	الثاني: 2427.1 كيلوجول·مول−1
	الثالث: 3659.7 كيلوجول·مول−1
نصف قطر ذري	90 بيكومتر
نصف قطر تساهمي	3±84 بيكومتر
نصف قطر فان دير فالس	192 بيكومتر
خصائص أخرى
المغناطيسية	مغناطيسية معاكسة
مقاومة كهربائية	~106 أوم·متر (20 °س)
الناقلية الحرارية	27.4 واط·متر−1·كلفن−1 (300 كلفن)
التمدد الحراري	(الشكل ß بيتا) 5–7 [3] ميكرومتر·متر−1·كلفن−1 (25 °س)
سرعة الصوت (سلك رفيع)	16,200 متر/ثانية (20 °س)
صلادة موس	~9.5
رقم الكاس	7440-42-8
النظائر الأكثر ثباتاً
النظائر توافر طبيعي عمر النصف نمط الاضمحلال طاقة الاضمحلال (ميغا إلكترون فولت) ناتج الاضمحلال 10B 19.9(7)%* 10B هو نظير مستقر وله 5 نيوترون 11B 80.1(7)%* 11B هو نظير مستقر وله 6 نيوترون * إن محتوى البورون-10 يمكن أن تتراوح قيمته بين الحد الأدنى 19.1% والحد الأعلى 20.3% في العينات الطبيعية، ويكون البورون-11 هو المتبقي

خواصه

البورون عنصر شره للإلكترونات، حيث أن لديه مدار p شاغر. ومركبات البورون تسلك سلوك أحماض لويس، وإتحاده بسهولة مع المواد الغنية بالإلكترونات هو محاولة لإشباع طلب ذراته للإلكترونات.

من خصائص البورون الضوئية أنه قادر على إنفاذ الإشعة التحت الحمراء. وفي درجات حرارة الغرفة يكون البورون موصلا سيئا للكهرباء ولكنه موصل جيد في درجات الحرارة العالية.

للبورون أقوى تحمل للتوتر بين العناصر المعروفة.

يمكن استخدام نايتريد البورون لصناعة مواد قاسية ققسأوة الألماس. كما يقوم النيتريد كعازل كهربائي ولكنه يوصل الحرارة بشكل شبيه للفلزات. كما أن للبورون القدرة للعمل كمادة مقلله للاحتكاك تشبه تلك الموجودة لدى الجرافيت. والبورون يشبه الكربون أيضا في قدرته على تكوين شبكات جزيئية من روابط تكافئية مستقرة.

استخداماته

أن أهم مركبات البورون اقتصاديا هو ثلاثي بورات ديكاهيدرات الصوديوم (sodium tetraborate decahydrate)Na2B4O7 · 10H2O، أو البورق المستخدم بكميات كبيرة في إنتاج الألياف الزجاجية العازلة ومواد التبييض، استخدامات إخرى:

• بسبب لون الأخضر المميز، يستخدم في الإشارات النارية.
• حمض البوريك مركب مهم يستخدم في صناعة النسيج.
• مركبات البورون تستخدم بشكل كبير في عمليات التركيب العضوي كما يدخل في صناعة زجاج البوروسيليكات.
• تستخدم مركبات أخرى كمواد حافظة للأخشاب، وهي جذّابة لهذا الاستخدام لانخفاض سميتها.
• بورون-10 يستخدم للمساعدة في السيطرو التحكم في المفاعلات النووية، كدرع واقي من الإشعاع وكذلك للكشف عن النيوترونات.
• لفتائل (خيوط) البورون قوة عالية وكتلة قليلة، ولذلك فهي المستخدمة بشكل رئيس في هياكل مركبات الأجواء العالية والفضاء المتقدمة.
• يتم بحث استخدام مركبات البورون للاستخدام في طيف عريض من التطبيقات، منها الآن كجزء من الأغشية المنفذة للسكر، كواشف الكربوهيدرات والمُجمّعات الحيوية. كما يستخدم في مجالات طبية، ويبدو أن لمركبات أخرى للبورون مستقبل واعد في علاج الروماتيزم وآلام المفاصل.

يمكن أكسدة هيدرات البورون بسهولة وتحرر كمية جيدة من الطاقة. ولذلك فهي تُدرس لإحتمالية استخدامها كوقود للصواريخ.

تاريخ

مركبات البورون (عرفها العرب باسم البورق عن الفرس الذين عرفوها باسم بوره) كانت معروفة منذ آلاف السنين. في مصر القديمة، إعتمدت عملية تحنيط المومياء على خام يعرف باسم نطرون، والذي يحوي على البوريتس وأملاح أخرى شائعة. واستخدم البوراكس في طلاء الزجاج في الصين منذ 300 ق.م.، كما أستخدم في صناعة الزجاج في روما القديمة.

لم يتم فصل عنصر البورون إلا عام 1808 على يد السير همفري ديفي، غاي لوساك ول. ج. ثينارد، حيث فصلوه حتى نسبة نقأوة 50%. لم يعرف هؤلاء كون المادة كانت عنصرا. وكان يونز ياكوب بيرزيلوس الذي عرّفه كعنصر عام 1824. وتم إنتاج أول عينة من البورون الصرف على يد الكيميائي الأمريكي و. واينترأوب في عام 1909.

وجوده

الولايات الأمريكية المتحدة وتركيا هما أكبر منتجين للبورون في العالم. البورون لا يوجد في الطبيعة بشكل حر ولكن يوجد على شكل مركبات في البوراكس (بورق)، حمض البوريك، الكوليمانتين، الكرنيت، الأولوكسيت والبورات. يوجد حمض البوريك أحيانا في الينابيع البركانية. والأوليكسيت هو معدن من معادن البورون وله خصائص كتلك التي للألياف الزجاجية.

المصادر المهمة اقتصاديا تأتي من احتياطيات خامات الكرنيت والتنكال (خامات البوراكس) والتان توجد كلاهما في صحراء موجافي في كاليفورنيا (البوراكس هو المصدر الأهم هناك) وتركيا فيها أيضا الكثير من خامات البوراكس.

تحضير البورون النقي ليس بالعملة السهلة. الطرق الأولى التي استخدمت تضمنت اختزال أكسيد البوريك مع معادل كالمغنيسيوم أو الألمنيوم. ولكن الناتج كان في أكثر الأحيان يشوبه بورات المعدن المستخدم. ويمكن تحضير البورون النقي باختزال شكل متطاير من البورون باستخدام الهيدرجين في درجات الحرارة العالية.

في عام 1997 كانت تكلفة شكل بلوري من البورون بنقاء يصل إلى 99% حوالي 5 دولارات أمريكية لكل غرام وكانت تكلفة الشكل الغير متبلور (عديم الشكل) دولارين أمريكيين للغرام الواحد.

نظائره

للبورون نظيرين مستقرين موجودين في الطبيعية، هما B-11 (80.1%)و B-10 (19.9%). .

تحذيرات

عنصر البورون والبورات ليست سامّة ولذلك فإنه لا يوجد إجراءات خاصة يجب القيام بها عند التعامل معه. ولكن بعض مركبات البورون والهيدرجين سامّة وتحتاج إلى معاملة خاصّة.