Lihat boron separa logam
Boron adalah semi-logam yang sangat keras dan tahan panas yang boleh didapati dalam pelbagai bentuk dan digunakan secara meluas dalam sebatian untuk membuat segala-galanya dari pemutih dan kaca ke semikonduktor dan baja pertanian.
Sifat-sifat boron adalah:
- Simbol Atom: B
- Nombor Atom: 5
- Kategori Unsur: Metalloid
- Ketumpatan: 2.08g / cm3
- Titik lebur: 3769 F (2076 C)
- Titik didih: 7101 F (3927 C)
- Moh's Kekerasan: ~ 9.5
Ciri-ciri Boron
Elemental boron adalah semi-logam allotropic, yang bermaksud bahawa unsur itu sendiri boleh wujud dalam pelbagai bentuk, masing-masing dengan sifat fizikal dan kimianya sendiri. Juga, seperti semi-logam lain (atau metalloids), beberapa sifat boron adalah sifat logam manakala yang lain lebih mirip dengan bukan logam.
Boron kesucian tinggi wujud sama ada sebagai coklat gelap amorf ke serbuk hitam atau logam kristal gelap, berkilat, dan rapuh.
Sangat keras dan tahan terhadap haba, boron adalah pengalir elektrik yang lemah pada suhu rendah, tetapi perubahan ini berikutan suhu meningkat. Walaupun boron kristal sangat stabil dan tidak reaktif dengan asid, versi amorf perlahan mengoksidakan di udara dan boleh bertindakbalas dengan ganas dalam asid.
Dalam bentuk kristal, boron adalah yang kedua paling sukar bagi semua unsur (di belakang hanya karbon dalam bentuk berliannya) dan mempunyai salah satu daripada suhu cair tertinggi. Sama seperti karbon, yang mana penyelidik awal sering menyalahkan unsur, boron membentuk ikatan kovalen yang stabil yang menjadikannya sukar untuk diasingkan.
Elemen nombor lima juga mempunyai keupayaan untuk menyerap sebilangan besar neutron, menjadikannya bahan yang sesuai untuk rod kawalan nuklear.
Penyelidikan baru-baru ini menunjukkan bahawa apabila super sejuk, boron membentuk struktur atom yang sama sekali berbeza yang membolehkannya bertindak sebagai superkonduktor.
Sejarah Boron
Walaupun penemuan boron dikaitkan dengan kedua-dua ahli kimia Perancis dan Inggeris yang meneliti mineral borat pada awal abad ke-19, dipercayai bahawa sampel tulen elemen tidak dihasilkan sehingga tahun 1909.
Mineral Boron (sering disebut sebagai borat), bagaimanapun, telah digunakan oleh manusia selama berabad-abad. Penggunaan rekod boraks pertama (natrium borat secara semulajadi) adalah oleh tukang emas Arab yang menggunakan sebatian itu sebagai fluks untuk membersihkan emas dan perak pada abad ke-8 AD
Glazes pada seramik Cina yang berasal dari antara abad ke-3 dan ke-10 AD juga telah ditunjukkan untuk menggunakan sebatian yang semulajadi.
Kegunaan Moden Boron
Penciptaan kaca borosilikat yang stabil pada akhir 1800s memberikan sumber permintaan baru untuk mineral borat. Menggunakan teknologi ini, Corning Glass Works memperkenalkan alat memasak kaca Pyrex pada tahun 1915.
Dalam tahun-tahun selepas perang, aplikasi untuk boron berkembang untuk merangkumi pelbagai industri yang semakin meluas. Boron nitride mula digunakan dalam kosmetik Jepun, dan pada tahun 1951, satu kaedah pengeluaran untuk gentian boron telah dibangunkan. Reaktor nuklear pertama, yang datang secara on-line dalam tempoh ini, juga menggunakan boron dalam rod kawalan mereka.
Sejurus selepas bencana nuklear Chernobyl pada tahun 1986, 40 tan sebatian boron dibuang ke atas reaktor untuk membantu mengawal pelepasan radionuklida.
Pada awal tahun 1980-an, pembangunan magnet kekal nadih kekal tinggi terus mencipta pasaran baru yang besar untuk elemen tersebut.
Lebih 70 metrik tan magnet neodymium-iron-boron (NdFeB) kini dihasilkan setiap tahun untuk kegunaan semua dari kereta elektrik ke fon kepala.
Pada akhir 1990-an, keluli boron mula digunakan di dalam kereta untuk memperkuat komponen struktur, seperti bar keselamatan.
Pengeluaran Boron
Walaupun lebih daripada 200 jenis mineral borat berlainan di kerak bumi, hanya empat akaun untuk lebih dari 90 peratus pengekstraksi komersil sebatian boron dan boron: tincal, kernite, colemanite, dan ulexite.
Untuk menghasilkan serbuk boron yang agak tulen, boron oksida yang terdapat dalam mineral dipanaskan dengan fluks magnesium atau aluminium. Pengurangan ini menghasilkan serbuk boron unsur yang kira-kira 92 peratus tulen.
Boron tulen boleh dihasilkan dengan mengurangkan lagi halida boron dengan hidrogen pada suhu melebihi 1500 C (2732 F).
Boron kemurnian tinggi, yang diperlukan untuk digunakan dalam semikonduktor, boleh dibuat dengan decomposing diborane pada suhu tinggi dan pertumbuhan kristal tunggal melalui zon lebur atau kaedah Czolchralski.
Permohonan untuk Boron
Walaupun lebih daripada enam juta metrik tan mineral yang mengandungi boron dilombong setiap tahun, sebahagian besarnya digunakan sebagai garam borat, seperti asid borik dan boron oksida, dengan sangat sedikit diubah menjadi boron unsur. Malah, hanya kira-kira 15 tan metrik boron unsur yang digunakan setiap tahun.
Keluasan penggunaan sebatian boron dan boron sangat luas. Sesetengah menganggarkan bahawa terdapat lebih 300 penggunaan akhir elemen yang berbeza dalam pelbagai bentuknya.
Lima kegunaan utama adalah:
- Kaca (contohnya, kaca borosilikat termos stabil)
- Seramik (contohnya, glazur jubin)
- Pertanian (contohnya, asid borik dalam baja cecair).
- Detergen (contohnya, natrium perborat dalam detergen pakaian)
- Peluntur (contohnya pembuangan kotoran isi rumah dan industri)
Boron Metalurgical Applications
Walaupun boron metalik mempunyai sedikit kegunaan, elemen ini sangat bernilai dalam beberapa aplikasi metalurgi. Dengan mengeluarkan karbon dan kekotoran lain kerana ia menjadi besi, sejumlah kecil boron - hanya beberapa bahagian setiap juta yang ditambahkan kepada keluli boleh menjadikannya empat kali lebih kuat daripada keluli kekuatan tinggi purata.
Keupayaan elemen untuk membubarkan dan mengeluarkan filem oksida logam juga menjadikannya sesuai untuk fluks kimpalan. Boron trichloride membuang nitrida, karbida, dan oksida dari logam lebur. Hasilnya, boron trichloride digunakan dalam membuat aluminium, magnesium, zink dan aloi tembaga.
Dalam metalurgi serbuk, kehadiran borida logam meningkatkan kekonduksian dan kekuatan mekanikal. Dalam produk ferus, kewujudan mereka meningkatkan rintangan kakisan dan kekerasan, manakala dalam aloi titanium yang digunakan dalam bingkai jet dan bahagian turbin borida meningkatkan kekuatan mekanikal.
Serat boron, yang dibuat dengan meletakkan unsur hidrida pada wayar tungsten, adalah bahan struktur yang kuat dan ringan yang sesuai digunakan dalam aplikasi aeroangkasa, serta kelab golf dan pita tegangan tinggi.
Kemasukan boron dalam magnet NdFeB adalah penting untuk fungsi magnet kekal berkekuatan tinggi yang digunakan dalam turbin angin, motor elektrik, dan pelbagai jenis elektronik.
Keterlibatan Boron ke arah penyerapan neutron membolehkan ia digunakan dalam rod kawalan nuklear, perisai radiasi, dan pengesan neutron.
Akhirnya, boron karbida, bahan ketiga yang paling sukar dikenali, digunakan dalam pembuatan pelbagai permaidani dan rompi peluru serta bahan pengikat dan memakai.
Sumber:
Chemicool. Boron
URL: http://www.chemicool.com/elements/boron.html
USGS. Maklumat Mineral. Boron
URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/boron/