От цыпленка к человеку. Обычно, говорят: — «От обезьяны». Но, речь не об эволюции, а о доказательстве важности бора для организма.
До 1981-го года элемент считали несущественным, не требующим включения в рацион. Убеждения ученых пошатнули цыплята.
Их выращивание шло успешнее, если в питание входил бор. Его необходимость курам, доказали в 1985-ом, а к 1990-ым дело дошло и до человека.
Выяснилось, что бор – элемент, поддерживающий плотность костной ткани.
К тому же, вещество удерживает в норме выработку, как мужского, так и женского гормона, то есть, эстрогена и прогестерона.
Эксперименты показали, что принимая препараты бора, люди теряют на 40% меньше кальция и на 33% фосфора с магнием.
Вот такой «бесполезный» элемент. Далее, информация для тех, кто относится к нему со всем уважением.
Свойства бора
Бор – химический элемент, стоящий в таблице Менделеева под 5-ым номером. Строение у вещества атомное.
Такое характерно для металлов, однако, бор к ним не относится. Элемент является исключением среди своей группы неметаллов.
Они, собственно в периодической системе находятся на, и выше линии, проведенной от бора к астату.
Для неметаллов характерно молекулярное строение, но кремний, углерод и 5-ое вещество вне правил.
Атомная решетка обеспечивает герою статьи рекордный предел прочности на разрыв – 5,7 гектопаскалей.
Не удивительно, что волокнистый бор – хим. элемент, добавляемый в композиционные материалы.
Их создают искусственно, складывая из компонентов с различными свойствами. В итоге, получаются легкие, но жесткие, прочные и износостойкие конструкции.
Атомы бора состоят и 5-ти протонов и стольки же, или 6-ти, нейтронов. Соответственно, есть два природных изотопа: — 10-ый и 11-ый.
На электронных оболочках атома элемента вращаются 5 частиц. Два электрона располагаются на ближней к ядру орбите, а три – на дальней.
Поэтому, стандартная валентность бора равна +3-ем. Под валентностью понимается способность атома формировать с другими элементами определенное количество химических связей.
Три электрона, готовые к взаимодействию, обеспечивают 5-му элементу высокую химическую активность.
Характерна, к примеру, реакция спекания с порошками металлов. Образуются бориды. «Стремится» 5-ое вещество и к водороду. Правда, образованный бороводород нестабилен.
А вот оксиды бора устойчивы. Получаются последние, как правило, при высоких температурах из оксидов других элементов. Так, бор способен заменить углерод в угарном газе, кремний в кварце.
Соединения бора – единственные его представители в природе. В свободном виде 5-ый элемент получают лишь в лабораториях.
Впервые опыт удался Анри Муассан. Французский химик разработал магниетермический способ получения чистого бора. Элемент таблицы Менделеева извлечен в ходе реакции: B2O3 + 3Mg -à3MgO + 2B.
При этом, конечный бор был загрязнен примесями не более, чем на 10%. Удалось рассмотреть внешность элемента.
Это жесткое, серое вещество. Расплавить его удается лишь при 4000 градусов Цельсия.
Два природных изотопа бора значительно разнятся в характеристиках, в частности, в сечении захвата тепловых нейтронов.
Последние, провоцируют атомные реакции. Сечение захвата – способность ядра бора улавливать медленные нейтроны. Если показатель велик, можно регулировать ход реакции, останавливать ее.
Значит, вещества с большим сечением захвата подходят для стержней атомных реакторов. Из изотопов бора годится лишь один. Какой именно, расскажем в следующей главе.
Применение бора
Для стержней реакторов годится легкий изотоп бора, то есть, B10. У него не просто большое сечение захвата, а первое среди всех элементов таблицы Менделеева.
У 11-го бора, напротив, показатель самый маленький. Соответственно, тяжелую версию 5-го вещества можно применять в горячей зоне реакторов. То есть, B11 – отличный конструкционный материал для атомных станций.
В атомной энергетике ценят не только чистый бор, но и его соединение с фтором.
Это газ, необходимый в счетчиках тепловых нейтронов. Их, так же, называют борными. Аппаратура служит в качестве приемника излучения.
В атомных реакторах, и не только, приходится кстати тугоплавкость и жаропрочность бора.
Поэтому, элемент становится добавкой к многим сплавам. Чаще всего, насыщают их поверхность.
Этот процесс называется борированием. Подвергают ему, как правило, стали. Их поверхность становится более прочной и устойчивой к коррозии.
В итоге, изделия из борированной стали могут служит в агрессивных средах, выдерживать повышенные ударные нагрузки.
Карбиды бора, то есть соединения с углеродом, долгое время применялись зуботехниками. Задумывались, почему бормашины так называются?
Потому что сверла в аппаратах сделаны из сплава с карбидом 5-го элемента. Такими сверление зубов наиболее быстро и эффективно.
Формула бора в карбиде: — B4C. Есть, так же, более редкое соединение B13C2. Оба – отличные абразивные материалы, поскольку тверды, как алмаз.
Нитриды 5-го вещества, то есть, его соединения с азотом, — отличные полупроводники.
Их удельная проводимость больше, чем у диэлектриков, но меньше, чем у металлов.
Полупроводники нужны в интегральных схемах, транзисторах, оптоэлектронике.
Секрет материалов в том, что с повышением температуры они начинают проводить ток лучше. Обычные же проводники при жаре, напротив, теряют свойства.
Добыча бора
В соединениях бор извлекают из земных недр. На тонну породы, в среднем, приходятся 4 грамма 5-го элемента.
Больше всего, около 100 микрограммов на килограмм породы, бора в сланцах. Его, так же, ищут там, где есть щелочные почвы.
Они наиболее насыщенны элементом. Интересно, что добывать его можно даже из морских растений. В них 5-го вещества 120 микрограммов на кило.
Из минералов бором наиболее богат улексит. Его залежи, к примеру, разрабатывают в Чили. Общие запасы камня оцениваются в 30 000 000 тонн.
Все залежи находятся в пустыне Атакама. Первые поставки отсюда начались еще в середине 19-го века, сразу после постройки в стране железной дороги.
Сколько в те годы стоил бор, не говориться. Однако, можем узнать современный ценник.
Цена бора
Стоимость продукции зависит от вида и объемов. Так, в металлургии нужен чистый, аморфный бор.
Аморфным называют твердое вещество, но не имеющее кристаллической решетки.
Если промышленники приобретают кристаллический элемент, то максимально измельченный.
Так вот, порошок аморфного бора в фасовке по 15 килограммов стоит около 9000 рублей.
Однако, есть предложения, где кило оценивают лишь в 50 рублей. Здесь уже нужно собирать досье на поставщика.
Причиной низкой стоимости может быть загрязненность бора, большой процент примесей. Хотя, встречаются и честные предложения, особенно, при оптовых поставках.
Что касается соединений 5-го элемента, за карбиды дают от 100-та до 700-от рублей. Это ценник за 1000 граммов.
Разброс стоимости обоснован разными формулами и свойствами карбидов. За кило борного ангидрита приходится выложить в районе 250-ти, а за нитрид – несколько тысяч рублей.
Встречается и органобор. Это комплексное удобрение, ведь, если бы 5-ый элемент ни был нужен растениям, как и человеческому организму, его бы не добывали из водорослей. Типичная фасовка органобора – литровая. Ее стоимость — 350-400 рублей.
