что такое бор в химии

Что такое бор в химии

Среди элементов IIIa группы один лишь бор относится к неметаллам. Представляет собой аморфное кристаллическое вещество красного или темного цвета, может быть бесцветным.

Общая характеристика элементов IIIa группы

От B к Tl (сверху вниз в периодической таблице) происходит увеличение: атомного радиуса, металлических, основных, восстановительных свойств. Уменьшается электроотрицательность, энергия ионизация, сродство к электрону.

Природные соединения

Получение

Бор получают путем пиролиза бороводородов, методом металлотермии (вытеснением активным металлом) и термическим разложением бромида бора в присутствии катализатора

BBr₃ + H₂ → (вольфрам, t = 1000-1200 С°) B + HBr

Химические свойства

Необходимо заметить, что бор довольно инертный неметалл. При комнатной температуре без нагревания он реагирует только со фтором:

При нагревании бор реагирует с другими галогенами, азотом, фосфором, углеродом и кислородом.

При сильном нагревании бор способен восстановить кремний из его оксида:

Ионы бора окрашивают пламя в оттенки зеленого цвета.

Оксид и гидроксид бора

Оксид и гидроксид бора (борная кислота) проявляют кислотные свойства.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Что такое бор в химии

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.

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.

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

Бор, Borum, В (5)
Природные соединения бора (Boron, франц. Воге, нем. Bor), главным образом нечистая бура, известны с раннего средневековья. Под названиями тинкал, тинкар или аттинкар (Tinkal, Tinkar, Attinkar) бура ввозилась в Европу из Тибета; она употреблялась для пайки металлов, особенно золота и серебра. В Европе тинкал назывался чаще боракс (Воrax) от арабского слова bauraq и персидского — burah. Иногда боракс, или борако, обозначал различные вещества, например соду (нитрон). Руланд (1612) называет боракс хризоколлой — смолой, способной «склеивать» золото и серебро. Лемери (1698) тоже называет боракс «клеем золота» (Auricolla, Chrisocolla, Gluten auri). Иногда боракс обозначал нечто вроде «узды золота» (capistrum auri). В Александрийской эллинистической и византийской химической литературе борахи и борахон, а также в арабской (bauraq) обозначали вообще щелочь, например bauraq arman (армянский борак), или соду, позже так стали называть буру.

В 1702 г. Гомберг, прокаливая буру с железным купоросом, получил «соль» (борную кислоту), которую стали называть «успокоительной солью Гомберга» (Sal sedativum Hombergii); эта соль нашла широкое применение в медицине. В 1747 г. Барон синтезировал буру из «успокоительной соли» и натрона (соды). Однако состав буры и «соли» оставался неизвестным до начала XIX в. В «Химической номенклатуре» 1787 г. фигурирует название horacique асid (борная кислота). Лавуазье в «Таблице простых тел» приводит (radical boracique). В 1808 г. Гей-Люссаку и Тенару удалось выделить свободный бор из борного ангидрида, нагревая последний с металлическим калием в медной трубке; они предложили назвать элемент бора (Вога) или бор (Воге). Дэви, повторивший опыты Гей-Люссака и Тенара, тоже получил свободный бор и назвал его бораций (Boracium). В дальнейшем у англичан это название было сокращено до Boron. В русской литературе слово бура встречается в рецептурных сборниках XVII — XVIII вв. В начале XIX в. русские химики называли бор буротвором (Захаров, 1810), буроном (Страхов,1825), основанием буровой кислоты, бурацином (Севергин, 1815), борием (Двагубский, 1824). Переводчик книги Гизе называл бор бурием (1813). Кроме того, встречаются названия бурит, борон, буронит и др.

Периодическая система химических элементов Менделеева

Классификация хим. элементов, устанавливающая зависимость различных свойств элементов от заряда атомного ядра. Система является графическим выражением периодического закона/

Периодическая система элементов

IA

IIA

IIIB

IVB

VB

VIB

VIIB

—-

VIIIB

—-

IB

IIB

IIIA

IVA

VA

VIA

VIIA

VIIIA

Период

1

1 H Водород

2 He Гелий

2

3 Li Литий

4 Be Бериллий

5 B Бор

6 C Углерод

7 N Азот

8 O Кислород

9 F Фтор

10 Ne Неон

3

11 Na Натрий

12 Mg Магний

13 Al Алюминий

14 Si Кремний

15 P Фосфор

16 S Сера

17 Cl Хлор

18 Ar Аргон

4

19 K Калий

20 Ca Кальций

21 Sc Скандий

22 Ti Титан

23 V Ванадий

24 Cr Хром

25 Mn Марганец

26 Fe Железо

27 Co Кобальт

28 Ni Никель

29 Cu Медь

30 Zn Цинк

31 Ga Галлий

32 Ge Германий

33 As Мышьяк

34 Se Селен

35 Br Бром

36 Kr Криптон

5

37 Rb Рубидий

38 Sr Стронций

39 Y Иттрий

40 Zr Цирконий

41 Nb Ниобий

42 Mo Молибден

(43) Tc Технеций

44 Ru Рутений

45 Rh Родий

46 Pd Палладий

47 Ag Серебро

48 Cd Кадмий

49 In Индий

50 Sn Олово

51 Sb Сурьма

52 Te Теллур

53 I Иод

54 Xe Ксенон

6

55 Cs Цезий

56 Ba Барий

*

72 Hf Гафний

73 Ta Тантал

74 W Вольфрам

75 Re Рений

76 Os Осмий

77 Ir Иридий

78 Pt Платина

79 Au Золото

80 Hg Ртуть

81 Tl Таллий

82 Pb Свинец

83 Bi Висмут

(84) Po Полоний

(85) At Астат

86 Rn Радон

7

87 Fr Франций

88 Ra Радий

**

(104) Rf Резерфордий

(105) Db Дубний

(106) Sg Сиборгий

(107) Bh Борий

(108) Hs Хассий

(109) Mt Мейтнерий

(110) Ds Дармштадтий

(111) Rg Рентгений

(112) Cp Коперниций

(113) Uut Унунтрий

(114) Uuq Унунквадий

(115) Uup Унунпентий

(116) Uuh Унунгексий

(117) Uus Унунсептий

(118) Uuo Унуноктий

8

(119) Uue Унуненний

(120) Ubn Унбинилий

Лантаноиды *

57 La Лантан

58 Ce Церий

59 Pr Празеодим

60 Nd Неодим

(61) Pm Прометий

62 Sm Самарий

63 Eu Европий

64 Gd Гадолиний

65 Tb Тербий

66 Dy Диспрозий

67 Ho Гольмй

68 Er Эрбий

69 Tm Тулий

70 Yb Иттербий

71 Lu Лютеций

Актиноиды **

89 Ac Актиний

90 Th Торий

91 Pa Протактиний

92 U Уран

(93) Np Нептуний

(94) Pu Плутоний

(95) Am Америций

(96) Cm Кюрий

(97) Bk Берклий

(98) Cf Калифорний

(99) Es Эйнштейний

(100) Fm Фермий

(101) Md Менделевий

(102) No Нобелей

(103) Lr Лоуренсий

Химические семейства элементов периодической таблицы

Щелочные металлы	Щёлочноземельные металлы	Лантаноиды	Актиноиды	Переходные металлы
Лёгкие металлы	Полуметаллы	Неметаллы	Галогены	Инертные газы

198095, г.Санкт-Петербург, ул.Швецова, д.23, лит.Б, пом.7-Н, схема проезда

Источник

Что такое бор в химии

Бор (англ. Boron) – это питательное вещество, которое влияет на здоровье организма даже в незначительных количествах. Он улучшает здоровье костей, приводит в норму гормональный баланс, помогает нарастить мышечную массу и даже улучшает когнитивные функции. В данной статье мы подробно рассмотрим столь важный для организма, но столь обделенный вниманием общественности микроэлемент.

Что такое Бор

Бор – это минерал, химический элемент, обозначенный символом В и номером 5 в периодической таблице. Он относительно редок и никогда не встречается на Земле в чистом виде. Вместо этого он содержится в таких соединениях, как бура, борная кислота, кернит, улексит, колеманит. Бор, присутствующий в окружающей среде, поглощается растениями в небольших количествах, что способствует его поступлению в рацион питания. [R]

Где содержится бор: [R]

Дефицит бора. Не является распространенным явлением. Однако у людей, страдающих недостатком данного микроэлемента, может наблюдаться нарушение метаболизма магния и кальция. Симптомы включают: остеопороз, артрит, нарушения нейронной функции и половой гормональный дисбаланс. Бор является важным минералом, который в значительной степени упускается из виду многими людьми. Данный минерал рекомендуется включать в ежедневный рацион питания, чтобы избежать возможных расстройств.

Полезные свойства

1. Усиливает когнитивные функции

При недостатке бора снижается мозговая активность: продолжительность внимания становится короче, а кратковременная память слабее. Люди с недостатком данного микроэлемента набирают меньше баллов по тестам на ловкость и координацию. Такая реакция мозга схожа с недоеданием или отравлением тяжелыми металлами. Именно поэтому бор очень важен для здорового мозга, а его добавки способны улучшить когнитивные функции. [R, R]

2. Улучшает здоровье костей

Бор предотвращает распад витамина D, что увеличивает количество доступного витамина D в организме. Витамин D необходим для поддержания здоровья и прочности костей. Одно исследование показало, что кости людей, употребляющих добавки с бором, было гораздо прочнее, чем у тех, кто их не принимал. Данный микроэлемент повышает минеральную плотность костей, снижает потерю кальция и помогает предотвратить остеопороз после менопаузы. [R, R]

3. Борется с воспалением и артритом

Воспаление в суставах возникает, когда организм ошибочно выделяет лейкоциты в качестве иммунного ответа на раздражитель. В последние годы такие заболевания, как артрит, волчанка и фибромиалгия, стали распространенными во всем мире. Одним из симптомов этих заболеваний является отек в суставах. К счастью, употребление продуктов и добавок, богатых бором, помогает уменьшить эти признаки. Данный микроэлемент обладает противовоспалительными свойствами, которые помогают инициировать заживление и облегчение боли.

Оценочные показатели заболеваемости артритом растут и падают во всем мире по мере того, как растет и падает содержание бора в рационе питания. В регионах мира, где его потребление составляет 1 миллиграмм или менее в день, уровень артрита колеблется от 20 до 70%. А там, где потребление бора составляет 3-10 мг, частота артрита колеблется от 0 до 10%. В исследовании двадцати человек с артритом половина сообщила об улучшении симптомов после добавления бора 6 мг/день. [R]

4. Ускоряет заживление ран

5. Регулирует половые гормоны

Бор влияет на количество и действие как тестостерона, так и эстрогена в организме человека. Он также оказывает незначительное влияние на третий гормон под названием ФСГ (Фолликулостимулирующий гормон).

Тестостерон. Он определяет пол ребенка в утробе матери, стимулирует половое созревание у мальчиков, увеличивает мышечную массу, стимулирует сексуальное влечение, а также улучшает когнитивные функции и многое другое. Низкий уровень тестостерона вызывает слабость, усталость, депрессию, сексуальную дисфункцию, снижение мышечной массы, анемию, костные заболевания, потерю волос на лице и теле.

Добавление бора увеличивает общий уровень тестостерона как у мужчин, так и у женщин. [R, R]

Эстроген. Он стимулирует половое созревание у девочек и определяет сексуальное поведение у женщин. У мужчин эстроген важен для полового развития и здоровой спермы. Эстроген также поддерживает функцию мозга, контролирует аппетит и поддерживает здоровье щитовидной железы, костей и кожи. Высокий уровень эстрогена может увеличить риск развития рака или инсульта. Низкий уровень, особенно у женщин, может вызвать проблемы с памятью, нерегулярные менструальные циклы, заболевания костей и депрессию. [R, R, R, R, R]

Вместо прямого воздействия на эстроген он повышает чувствительность к данному гормону. [R]

Фолликулостимулирующий гормон. Также называемый ФСГ, важен для полового развития и функционирования, поскольку он запускает рост яйцеклеток и сперматозоидов. Как высокий, так и низкий уровень ФСГ могут вызвать проблемы со здоровьем: синдром поликистозных яичников (СПКЯ), гипопитуитаризм и гиперпролактинемию. [R, R, R]

Ограниченные данные указывают на то, что бор может увеличивать ФСГ. Тем не менее, это было изучено только у крыс, подвергшихся воздействию токсичных уровней бора. [R]

6. Способствует здоровой мышечной массе

Исследования показали, что некоторые минералы и витамины лучше усваиваются в присутствии бора. Минералы и витамины помогают поддерживать здоровую мышечную массу, а также сжигать избыточные жиры, присутствующие в организме. Питательные вещества также помогают предотвратить боль, восстанавливая мышцы после интенсивных тренировок. Бор также способствует выработке тестостерона, что способствует повышению уровня энергии и быстрому росту сил. [R]

7. Помогает при раке простаты

Одно из исследований показало, что у мужчин, принимавших достаточное количество бора, меньше шансов заболеть раком простаты, чем у мужчин, которые его не принимали. Доказано, что данный микроэлемент блокирует активность серин-протеазных ферментов, в том числе простатоспецифического антигена (ПСА). Эти ферменты и ПСА повышают риск развития рака простаты и его дальнейшее распространение. Исследования на животных показали, что добавление бора снижает размер опухоли на 38%. Минерал также снижает уровень простатоспецифических антигенов на 89%. [R, R]

Побочные эффекты

В основном, бор считается безопасным. Возможные побочные эффекты: обесцвечивание кала, понос, боль в верхней части живота, тошнота и рвота.

В пищевых добавках бор обычно получают из природных источников. Некоторые формы включают фруктоборат кальция, бороглюконат кальция, цитрат бора или комплексы бора. Его часто объединяют в соли с кальцием для достижения синергетической пользы для здоровья костей.

Отравление бором. У взрослых встречается встречается редко из-за того, что он легко выводится из организма. Почти 100% поглощенного бора выводится в кале и моче.

Инструкция по применению и дозировка

Основная масса пищевых добавок содержит от 2 до 6 мг бора на порцию — хотя 3 мг является наиболее распространенным. Да и дневная норма колеблется именно в пределах 3-5 мг.

Большинство людей не нуждаются в добавлении бора, потому что он легко доступен во многих продуктах питания, таких как фрукты, орехи, бобы и горох. Некоторые люди уже получают до 7 мг бора из рациона, и врачи не рекомендуют более 20 мг в день.

Беременные и кормящие женщины, а также дети и подростки до 18 лет, должны избегать приема добавок с содержанием бора в виду нескольких причин:

Недостаточность исследований.
Несформированность организма у детей и подростков.
Сильный гормональный дисбаланс у беременных и кормящих женщин.

Прием свыше 20 мг/день – опасно для жизни.

Заключение

Бор – это важный микроэлемент. Он относительно редкий и составляет незначительную часть рациона человека, но очень необходим для костей, мозга и репродуктивного здоровья. Дефицит бора, как и дефицит витамина D, вызывает проблемы с ростом и заживлением костей.

Принимая БАДы с бором можно предотвратить развития заболеваний костей и суставов. Добавки с бором улучшают качество и скорость заживления ран и помогают предотвратить развитие рака. Он повышает уровень тестостерона и улучшает функцию эстрогена, что делает его очень важным как для мужского, так и для женского репродуктивного здоровья.

В мозгу он повышает электрическую активность, улучшает внимание и память.

Источник