硼
硼
元素序号:5元素符号:B元素名称:硼元素原子量:10.81元素类型:非金属发现人:戴维、盖吕萨克、泰纳发现年代:1808年发现过程:1808年,英国的戴维和法国的盖吕萨克、泰纳,用钾还原硼酸而制得硼。
元素描述:它是最外层少于4个电子的仅有的非金属元素。
其单质有无定形和结晶形两种。
前者呈棕黑色到黑色的粉末。
后者呈乌黑色到银灰色,并有金属光泽。
硬度与金刚石相近。
无定形的硼密度2.3克/厘米3,(25-27℃);晶形的硼密度2.31克/厘米3,熔点2300℃,沸点2550℃,化合价3。
在室温下无定形硼在空气中缓慢氧化,在800℃左右能自燃。
硼与盐酸或氢氟酸,即使长期煮沸,也不起作用。
它能被热浓硝酸和重铬酸钠与硫酸的混合物缓慢侵蚀和氧化。
过氧化氢和过硫酸铵也能缓慢氧化结晶硼。
上述试剂与无定形硼作用激烈。
与碱金属碳酸盐和氢氧化物混合物共熔时,所有各种形态的硼都被完全氧化。
氯、溴、氟与硼作用而形成相应的卤化硼。
约在600℃硼与硫激烈反应形成一种硫化硼的混合物。
硼在氮或氨气中加热到1000℃以上则形成氮化硼,温度在1800-2000℃是硼和氢仍不发生反应,硼和硅在2000℃以上反应生成硼化硅。
在高温时硼能与许多金属和金属氧化物反应,生成金属硼化物。
元素来源:制备方法有:硼的氧化物用活泼金属热还原;用氢还原硼的卤化物;用碳热还硼砂;电解熔融硼酸盐或其他含硼化合物;热分解硼的氢化合物上述方法所得初产品均应真空除气或控制卤化,才可制得高纯度的硼。
元素用途:由于硼在高温时特别活泼,因此被用来作冶金除气剂、锻铁的热处理、增加合金钢高温强固性,硼还用于原子反应堆和高温技术中。
棒状和条状硼钢在原子反应堆中广泛用作控制棒。
由于硼具有低密度、高强度和高熔点的性质,可用来制作导弹的火箭中所用的某些结构材料。
硼的化合物在农业、医药、玻璃工业等方面用途很广。
元素辅助资料:天然含硼的化合物硼砂(Na2B4O7·10H2O)早为古代医药学家所知悉。
国标硼含量的标准
国标硼含量的标准硼是一种化学元素,符号为B,原子序数为5。
它在自然界中广泛存在,主要以硼酸盐和硼硅酸盐的形式存在。
硼及其化合物在许多领域都有广泛的应用,如冶金、陶瓷、玻璃、电子、医药等。
因此,硼含量的标准对于不同行业和产品来说是非常重要的。
一、硼含量的意义硼含量是指物质中硼元素的含量。
硼元素具有独特的物理和化学性质,如高硬度、高强度、高热导率、耐腐蚀性等。
因此,硼及其化合物在许多领域都有广泛的应用。
例如,在冶金行业中,硼被用作钢铁和铝合金的合金元素,可以提高材料的强度和硬度;在陶瓷和玻璃行业中,硼被用作助熔剂和着色剂,可以降低熔点并提高产品的质量和性能;在电子行业中,硼被用作半导体材料和光纤材料,可以提高电子设备的性能和效率。
二、国标硼含量的标准根据不同行业和产品的需求,国标硼含量的标准也有所不同。
以下是一些常见的国标硼含量标准:1.钢铁行业:钢铁中硼的含量通常在0.001%~0.005%之间。
国标规定,钢铁中硼的含量应符合GB/T 222-2006《钢的化学成分测定方法》中的规定。
2.铝合金行业:铝合金中硼的含量通常在0.01%~0.3%之间。
国标规定,铝合金中硼的含量应符合GB/T 1196-2002《铝合金化学成分及力学性能》中的规定。
3.陶瓷和玻璃行业:陶瓷和玻璃中硼的含量取决于产品的种类和用途。
例如,硼硅酸盐玻璃中硼的含量通常在5%~13%之间。
国标规定,陶瓷和玻璃中硼的含量应符合相关行业标准中的规定。
4.电子行业:在电子行业中,硼被用作半导体材料和光纤材料。
国标规定,半导体材料和光纤材料中硼的含量应符合相关行业标准中的规定。
三、硼含量的检测方法硼含量的检测方法主要有化学分析法、光谱分析法和电化学分析法等。
其中,化学分析法是最常用的方法之一,可以通过滴定法、重量法等方法来测定硼的含量;光谱分析法可以利用原子发射光谱法、原子吸收光谱法等方法来测定硼的含量;电化学分析法可以利用电位滴定法、极谱法等方法来测定硼的含量。
硼元素作用
硼是一种化学元素,其在自然界和工业中有多种用途和作用:
1. 玻璃工业:硼酸盐在玻璃制造中起到重要作用,能够降低玻璃的熔点,提高玻璃的硬度和抗热震性,使得玻璃更加透明和坚固。
硼酸盐也用于生产玻璃纤维,用于制作隔热材料、建筑材料和复合材料。
2. 农业:硼是植物生长所必需的微量元素之一,对于植物的生长和发育具有重要作用。
它促进了植物细胞壁的形成,调节了植物的生长激素合成,参与了植物的光合作用和养分吸收。
因此,在农业中,硼被广泛用作植物肥料的成分,用于提高农作物的产量和品质。
3. 医药和化妆品:硼化合物在药物和化妆品的生产中被用作防腐剂、抗菌剂和调节剂。
硼酸被用于治疗一些皮肤疾病,硼化合物也被用于一些药物的生产中。
4. 聚合物工业:硼化合物在聚合物工业中被广泛应用,用于生产聚合物树脂、塑料、橡胶等材料。
硼化合物可以提高聚合物的耐火性、机械性能和化学稳定性。
5. 核工业:硼的同位素硼-10和硼-11在核工业中有一定的应用,硼-10在核反应堆中作为中子吸收剂,用于调节核反应的速率,控制核裂变反应;硼-11则用于生产硼中子探测器、中子吸收剂等。
总的来说,硼在玻璃、农业、医药、化妆品、聚合物和核工业等领域都有着重要的应用和作用。
硼族元素及其化合物
硼族元素及其化合物
一、硼的性质
硼(Boron)是一种族IIIb的元素,在化学元素周期表中第五位,原子序数为5,原子质量为10.81、硼元素是一种半金属元素,具有金属质地,保持着类似硅的结构。
硼具有极强的抗氧化、加热稳定性、腐蚀性,使其有着优良的电性能,适用于电子设备中的导电成份,还拥有稳定的介电性能,是线路板制作的上佳材料。
二、硼的化合物
(1)氢氧化硼
氢氧化硼(H₂BO₃)是硼元素的最常见的化合物。
它是一种无色粉末状的晶体,熔点为350℃,有特殊的稀酸味,非常溶于水,但在碳酸钠、碳酸氢钠水溶液中极难溶解。
氢氧化硼是一种电解质,是用作电缆、电池和电磁浮动的主要材料。
(2)硼酸
硼酸(HBO₂)是硼的重要的化合物之一,其有机半氧化物的形式为
H₃BO₃,通常以白色粉末的形式存在,溶于水,不溶于二氯甲烷,拥有特殊的稀酸性味道。
硼酸有着广泛的应用,主要用作农药、洗涤剂、轻工业中制作消光剂、染料、防腐剂和焊条等。
(3)硼酸钠
硼酸钠(Na₂B₂O₄·2H₂O)是一种水溶性的硼酸盐,主要用作染料、洗涤剂、消光剂、增塑剂、绝缘剂、涂料等。
硼元素的作用
硼元素的作用
硼(B)是一种化学元素,具有多种重要的作用。
下面是硼元素的一些详细作用:
1.植物生长和发育:硼对植物的生长和发育至关重要。
它参与细胞壁的形成和维持,促进植物细胞的分裂和伸长。
硼还对植物的根系发育、花粉萌发和果实发育等过程起调节作用。
植物缺乏硼会导致根系变短、叶片变形、花粉不发育和果实畸形等问题。
2.骨骼健康:硼对人体骨骼的健康发挥着重要作用。
它参与钙、镁和维生素D等骨骼所需的营养物质的吸收和利用,有助于骨骼的形成和维持。
适量的硼摄入可以促进骨密度增加,预防骨质疏松症。
3.碳水化合物代谢:硼参与调节人体内碳水化合物的代谢过程。
它可以增加胰岛素的效果,提高细胞对葡萄糖的摄取和利用能力,维持血糖平衡。
4.核反应堆中的控制材料:硼化合物广泛用于核反应堆中的控制材料。
硼的同位素硼-10(10B)对中子具有很强的吸收能力,可以用于控制核反应堆中的中子流量,维持核反应的稳定。
5.玻璃和陶瓷工业:硼在玻璃和陶瓷工业中有重要应用。
硼化合物(如硼酸)可以增加玻璃和陶瓷的硬度、耐热性和耐腐蚀性,改善其物理和化学性质。
6.高能燃料:硼化合物被广泛应用于高能燃料的制备,如固体火箭燃料和炸药。
硼化合物在这些应用中具有高能量密度和良好的氧化还原性能。
总的来说,硼在植物生长、骨骼健康、碳水化合物代谢和核工业等方面具有重要的作用。
此外,硼在材料科学、能源和化工领域也有广泛的应用。
硼
硼是一种典型的非金属元素。
硼在自然界中只以化合物形式存在,但在地壳中分散状态的硼却分布广泛,而且是地表水、地下水、岩浆喷气、矿泉水和所有岩层的气液包裹体中所具有的元素。
硼也是非常分散的、典型的亲石元素,广泛分布于各种成因、不同类型的岩石中。
硼矿物几乎在地质旋回的所有阶段都可以形成,从岩浆作用到表生作用,在内生条件和外生条件下均可以形成工业富集。
硼矿是一种用途广泛的化工原料矿物。
它主要用于生产硼砂和硼酸以及元素硼。
硼在玻璃、冶金、医药、搪瓷、油漆、日用化工、农业以及国防尖端工业等部门都是不可缺少的。
因此,硼资源的开发、利用,对于现代工业的发展,具有越来越重要的作用。
一、矿物原料特点世界上含硼矿物很多,根据含硼矿物的化学组成,可将其分为三类:硼硅酸盐矿物、硼铝硅酸盐矿物和硼酸盐矿物。
其中,硼硅酸盐矿物主要是硅钙硼石和赛黄晶;硼铝硅酸盐矿物主要有电气石和斧石。
这两类硼矿物中,除了硅钙硼石尚具有工业价值外,其他或是难以加工,或因未大量聚集成工业矿床而意义不大。
目前,作为硼工业原料的主要是第三类——硼酸盐矿物。
这类矿物有100多种,但作为工业硼资源开发利用的仅有10余种,如天然硼砂、遂安石、硼镁石、硬硼钙石、天然硼酸、钠硼解石、柱硼镁石等。
在中国,硼镁石、遂安石、硼镁铁矿、硼砂、钠硼解石、柱硼镁石等均可形成大、中型矿床。
下面分别简介一下几种主要硼酸盐矿物的物理、化学性能。
硼镁石Mg2[B2O4(OH)](OH):B2O3的理论含量为41.38%;呈纤维状、板状、柱状晶形;具有丝绢光泽;颜色有白、灰、浅黄色;密度为2.62~2.75 g/cm3,莫氏硬度3~4,不溶于水。
硼镁铁矿(Mg·Fe)3 Fe[BO3]O2:B2O3的理论含量17.83% ;形态有针状、柱状、纤维状、短柱状-粒状集合体等多种晶形;具有珍珠、金刚光泽;颜色有黑色和黑绿色;密度为3.6~4.7 g/cm3;莫氏硬度5.5~6;不溶于水。
硼的结构式
硼的结构式
硼是一种化学元素,其化学符号为B,原子序数为5。
它属于碳族元素,在元素周期表中位于氮的右边,硼的原子量为10.81。
硼的结构式可以表示为B,其中B代表硼原子。
硼是一种非金属元素,具有特殊的结构和性质。
硼的原子结构是由5个电子组成,分布在两个能级上。
第一能级上有2个电子,第二能级上有3个电子。
硼原子的电子排布为1s2 2s2 2p1。
这种电子结构使硼成为一个典型的电子亏损元素。
硼的结构式中,硼原子周围还有一些键和其他原子相连。
硼的键可以与其他元素形成化学键,形成硼化合物。
硼化合物的结构式可以表示为B-X,其中X代表与硼原子形成化学键的元素。
硼化合物具有多种不同的结构,其中最常见的是硼酸和硼酸盐。
硼酸的化学式为H3BO3,硼酸盐的化学式为Na2B4O7。
硼酸和硼酸盐在工业和科学领域中有广泛的应用。
除了硼酸和硼酸盐,硼还可以形成其他的化合物,如硼烷和硼醇。
硼烷的化学式为BH3,硼醇的化学式为B(OH)3。
这些化合物在有机化学中具有重要的应用。
硼的结构和性质决定了它在化学和材料科学中的重要性。
硼具有良好的导热性和电子能带结构,使其成为制备高温材料和半导体材料
的理想选择。
硼的结构和性质还使其在核工业中有重要的应用,如作为中子吸收剂和控制材料。
硼的结构式为B,代表硼原子。
硼是一种非金属元素,具有特殊的结构和性质。
硼可以形成多种化合物,如硼酸和硼酸盐。
硼的结构和性质决定了它在化学和材料科学中的重要性。
硼在工业和科学领域中有广泛的应用。
硼
MAC:
PC-TWA:
PC-STEL:
健康危害
工业生产中,仅见引起皮肤刺激、结膜炎、支气管炎,一般无中毒发生。口服引起急性中毒,主要表现为胃肠道症状,有恶心、呕吐、腹痛、腹泻等,继之发生脱水、休克、昏迷或急性肾功能衰竭,可有高热、肝肾损害和惊厥,重者可致死。皮肤出现广泛鲜红色疹,重者成剥脱性皮炎。本品易被损伤皮肤吸收引起中毒。慢性中毒:长期由胃肠道或皮肤吸收小量该品,可发生轻度消化道症状、皮炎、秃发以及肝肾损害。
理化性质及危险、有害特性一览表
标
识
中文名:硼
英文名:boron
危险类别:
分子式:B
分子量:10.81
UN编号:
危货编号:
RTECS号:
CAS号:7440-42-8
理
化
性
质
物质状态、外观、气味:棕色或黄色极软的粉末,或灰色有光泽的晶体。
熔点(℃):2300
溶解性:不溶于水,溶于乙醇、乙醚,溶于浓硝酸、硫酸。
吸入:脱离现场至空气新鲜处。如呼吸困难,给输氧。就医。
食入:饮足量温水,催吐。洗胃,导泄。就医。
应急处理
隔离泄漏污染区,限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴防尘面具(全面罩),穿防毒服。避免扬尘,小心扫起,置于袋中转移至安全场所。若大量泄漏,用塑料布、帆布覆盖。收集回收或运至废物处理场所处置。
储运与废弃
废弃处理
根据国家和地方有关法规的要求处置。或与厂商或制造商联系,确定处置方法。
注:所有数据和文字均要注明来源(用编号对应)[书名][主编][出版社][版次和日期][页数]
危险特性:粉体与空气可形成爆炸性混合物,当达到一定浓度时,遇火星会发生爆炸。
爆炸性气体的分类、分级、分组
硼性质总结
硼性质总结1. 硼的基本信息硼(符号为B)是一个位于元素周期表中第13组第2周期的金属loid元素。
它的原子序数为5,原子量为10.81。
硼是一种非金属元素,其形成块状物质时呈现蓝黑色。
硼在自然界中主要以硼酸盐的形式存在。
2. 硼的物理性质密度和熔点硼的密度为2.34克/立方厘米,属于较轻的金属loid元素之一。
硼的熔点较高,约为2075摄氏度,因此其在高温环境下具有良好的热稳定性。
硬度和脆性硼具有很高的硬度,其莫氏硬度约为9.5。
这使得硼成为一种常用的磨料材料。
然而,硼也是一种脆性材料,容易在受到外力作用时发生断裂。
磁性硼是一种非磁性材料,不受磁场的影响。
这使得硼在一些特定的应用领域,如电子器件制造,具有优势。
3. 硼的化学性质氧化性硼是一种具有较高氧化性的元素。
硼与氧气反应能够产生硼酸盐,如硼酸。
惰性硼具有较高的惰性,对大多数化学物质不产生反应。
这使得硼可以用作一种良好的阻隔材料。
溶解性硼在水中的溶解度较低,但在某些有机溶剂中可以溶解。
硼酸盐可以在水中溶解并形成酸性溶液。
4. 硼的应用玻璃加工硼的高熔点和耐热性使其成为玻璃加工中的重要材料。
硼可以增加玻璃的抗热冲击能力,并使玻璃具有较低的热膨胀系数。
电子器件制造硼在电子器件制造中具有广泛的应用。
其高硬度和热稳定性使其成为半导体材料、硬盘表面涂层材料和显示屏玻璃的组成部分。
医疗应用硼中的硼中子捕获截面较大,使其在肿瘤治疗中发挥重要作用。
硼中子俘获疗法利用硼对中子的高吸收能力,通过将含硼的化合物注入肿瘤细胞,然后用中子束照射,来实现对肿瘤的治疗。
核工业硼中的硼中子截面在核工业中具有重要意义。
硼可以用于控制核反应中的中子流量,从而调节核反应的速率。
5. 结论硼是一种具有特殊物理和化学性质的元素。
它具有较高的硬度、脆性和热稳定性。
硼的化学性质惰性较高,但在氧气等一些物质的作用下仍能发生反应。
硼在玻璃加工、电子器件制造、医疗应用和核工业等领域具有广泛的应用。
知识点——硼元素
一、元素介绍中文名称:硼英文别名:Boron,amorphous元素符号:B发现人:盖吕萨克相对原子质量:10.811密度:2.34g/cm³熔点:2300.0℃沸点:3658℃储存:密封保存。
原子体积:(立方厘米/摩尔)4.6元素在海水中的含量:(ppm)4.41元素在太阳中的含量:(ppm) 0.002地壳中含量:(ppm)950莫氏硬度:9.3晶体结构:晶胞为三斜晶胞。
核内质子数:5核外电子数:5中子数:6核电荷数:5原子核亏损质量:0.28017u质子质量:8.365E-27质子相对质量:5.035所属周期:2所属族数:IIIA摩尔质量:11(g/mol)热导率:W/(m·K)27.4声音在其中的传播速率:(m/S)16200 外围电子排布:[He] 2s2 2p1核外电子排布:2、3核电荷数:5电子层:K-L颜色和状态:固体原子半径:1.17常见化合价:+3二、性状特点1702年法国医生霍姆贝格首先从硼砂制得硼酸,称为salsedativum,即镇静盐。
1741年法国化学家帕特指出,硼砂与硫酸作用除生成硼酸外,还得到硫酸钠。
1789年拉瓦锡把硼酸基列入元素表。
1808年英国化学家戴维和法国化学家盖吕萨克、泰纳各自获得单质硼。
硼的拉丁名称为boracium,元素符号为B。
这一词来自borax(硼砂)。
硼在室温下比较稳定,即使在盐酸或氢氟酸中长期煮沸也不起作用。
硼能和卤族元素直接化合,形成卤化硼。
硼在600~1000℃可与硫、锡、磷、砷反应;在1000~1400℃与氮、碳、硅作用,高温下硼还与许多金属和金属氧化物反应,形成金属硼化物。
这些化合物通常是高硬度、耐熔、高电导率和化学惰性的物质,常具有特殊的性质。
它是最外层少于4个电子的仅有的非金属元素。
其单质有无定形和结晶形两种。
前者呈棕黑色到黑色的粉末。
后者呈乌黑色到银灰色,并有金属光泽。
硬度与金刚石相近。
无定形的硼密度2.3克/厘米3,(25-27℃);晶形的硼密度2.31克/厘米3,熔点2300℃,沸点2550℃,。
化学元素 硼
化学元素硼
硼(Boron)是化学元素周期表中的第五号元素,原子序数为5,原子量为10.81。
硼是一种金属样的非金属元素,具有多种同素异形体,常见的有无定形硼和晶体硼。
晶体硼有几种不同的同素异形体,包括无色或棕黑色的透明晶体和无定形棕色粉末。
硼的硬度很高,仅次于金刚石,但它的质地较脆。
硼的化学性质不活泼,它在室温下对酸和碱相对稳定,不会与它们发生反应。
然而,硼能够与卤素直接反应形成卤化硼,如氯化硼(BCl3)和氟化硼(BF3)。
此外,硼还能与金属反应形成金属硼化物,这些化合物通常具有高硬度和耐熔性。
硼在自然界中以化合物的形式存在,最常见的硼矿是硼砂(Na2B4O7·10H2O)和白硼钙石(CaB2O4)。
硼砂是一种重要的工业原料,广泛用于玻璃、陶瓷、洗涤剂和化肥等行业。
硼酸(H3BO3)也是一种常见的硼化合物,它曾用作食品防腐剂,但由于其潜在的健康风险,现在这种用途已经减少。
硼的用途非常广泛,它被用于制作玻璃和陶瓷的耐热剂,洗涤剂中的防腐剂,农业上的微量元素肥料,以及许多其他化学产品的添加剂。
在电子工业中,硼化物被用作半导体材
料的掺杂剂,因为它们能够提供所需的导电性能。
在科学研究中,硼的化合物也用于各种实验室分析和合成反应。
硼化合物在医学和生物化学领域也有应用,例如,硼酸用于治疗皮肤病和作为防腐剂,而硼化合物在药物递送系统中也有潜在的应用。
总的来说,硼是一个多用途的元素,它在工业、农业、医药和科学研究等领域都有着重要的作用。
硼的化学符号
硼的化学符号
硼是元素周期表中的一种化学元素,其化学符号为B。
硼是一种
非金属元素,在大自然中主要存在于硼酸盐、硼砂矿等矿物中,同时
也可通过人工合成获得纯度较高的硼材料。
下面,我们将分步骤阐述
硼的化学符号及相关知识。
1. 硼的基本信息
硼在元素周期表中的原子序数为5,原子量为10.81,属于第三周期,
第13族元素。
硼的原子结构为1s2 2s2 2p1,其中,2s和2p轨道处
于半满状态,使其成为一种不稳定的元素。
2. 硼的物理和化学性质
硼在标准状态下为黑色固体,其最高熔点为2300℃,热导率和电导率
都很高。
硼具有良好的抗磨、耐酸碱等性质,被广泛应用于硼纤维、
高硬度陶瓷材料、半导体材料等领域。
3. 硼的化学反应
硼与氧反应生成三种氧化物:二氧化硼、亚硼酸和硼酸。
其中,二氧
化硼是硼与氧化钙或氧化铝反应时产生的副产物,是一种白色固体,
广泛应用于陶瓷、玻璃、纸张等行业。
4. 硼的应用
硼具有广泛的应用领域,被应用于半导体材料、核能技术、冶金工业、红外光学材料等多个领域。
特别是硼纤维,由于其高强度、高模量等
特点,被应用于航空航天、高速列车、制动器等高科技领域。
总之,硼是一种十分重要的化学元素,其符号为B。
硼具有很多
独特的物理和化学性质,被广泛应用于各个领域。
在今后的发展中,
我们相信硼这种化学元素将有更广泛的应用场景。
硼元素的使用
硼元素的使用一、硼元素的基本概述硼(B)是一种化学元素,原子序数为5,原子量为10.81。
硼元素在自然界中以硼酸盐的形式存在,常见的硼矿石有硼砂、硼石等。
硼元素具有一些特殊的性质,因此在各个领域都有广泛的应用。
二、硼元素在材料科学中的应用2.1 硼纤维硼纤维是一种具有高强度、高模量和低密度的纤维材料。
由于其卓越的性能,硼纤维被广泛应用于航空航天、汽车和体育器材等领域。
2.2 硼陶瓷硼陶瓷是一种具有高硬度、高熔点和良好的耐磨性的陶瓷材料。
硼陶瓷被广泛应用于制造高温炉具、切割工具和防弹材料等领域。
2.3 硼玻璃硼玻璃是一种具有良好的耐热性和化学稳定性的玻璃材料。
硼玻璃被广泛应用于太阳能电池板、光纤通信和核能领域。
三、硼元素在农业中的应用3.1 硼肥硼肥是一种含有硼元素的肥料,可以提高作物的产量和品质。
硼肥被广泛应用于果树、蔬菜和花卉的种植中。
3.2 硼对植物的影响硼元素在植物生长中起着重要的作用,它参与了植物的细胞壁形成、光合作用和糖代谢等过程。
缺乏硼元素会导致植物生长迟缓、果实畸形等问题。
3.3 硼元素的施用方法硼肥可以通过叶面喷施、土壤施用和种子浸种等方式进行施用。
合理的施用方法可以提高硼元素的利用率,提高作物的产量和品质。
四、硼元素在化工工业中的应用4.1 硼酸硼酸是一种重要的化工原料,广泛用于玻璃、陶瓷和洗涤剂等工业中。
硼酸也被用作阻燃剂和抗菌剂等。
4.2 硼化合物硼化合物是一类含有硼元素的化合物,如硼酸铵、硼烷等。
硼化合物在化工工业中具有重要的应用,如用于制备高纯度硅、金属硼和硼化钠等。
4.3 硼元素的催化作用硼元素在催化反应中起着重要的作用,可以提高反应速率和选择性。
硼催化剂被广泛应用于有机合成和聚合反应等领域。
五、硼元素在核能领域中的应用5.1 硼中子吸收剂硼元素具有良好的中子吸收性能,被广泛应用于核能领域。
硼中子吸收剂可以用于核反应堆的控制材料和核电站的安全措施。
5.2 硼中子探测器硼元素的中子吸收性能使其成为理想的中子探测器材料。
奇妙的化学元素——硼
硼元素原子结构图硼元素的单质具有非常高的硬度与熔点,是属于非金属,其性质与陶瓷接近。
硼元素的结构非常多,在自然界中是不存在硼的单质的。
耐热玻璃中含有硼高鹏硅玻璃硼是带有黑色金属光泽的半导体材料。
与铜和银相比,硼的导电能力更弱,大概是铜和银的1/10~1/12。
金属在温度上升了之后其导电能力会减弱。
而硼却不是这样,其温度上升了之后导电能力反而会增强。
其硬度仅次于钻石。
硼砂硼砂(一种非常重要的含硼的矿物和化合物)在与硫酸发生反应之后就可以得到硼酸,硼酸的水溶液具有一定的杀菌作用,以前曾作为食品的防腐剂或者药品来使用,主要是用于制作漱口水和眼药水等。
但是由于其可能会引发中毒现象(发疹、急性肠胃炎、血压下降、肌肉痉挛、休克等),所以现在已经不再继续使用了。
不过,在驱赶蟑螂的硼酸药剂中还有使用,也曾经发生过宠物不小心食用了之后中毒死亡的案例。
目前,硼主要是用于制作核反应堆遮光剂等。
玻璃耐热性较弱的原因如果强烈地撞击玻璃可能会引发其破碎,而迅速的温度变化也会引发其破碎。
例如,将玻璃冷冻或者冷藏了之后突然在上面浇注开水,这时的玻璃基本都会破碎。
玻璃的耐热性较弱,主要有两个原因。
一是因为其热传导能力很弱(传热的能力非常弱),二是因为温度引起的体积差。
假设我们手边有一块玻璃板,对其一侧加热,那么受热的这面就会出现延展性。
但是由于其热传导能力很差,所以热量无法传达到另一侧,在极端的情况下,加热一侧之后另一侧不会发生任何变化。
因此,两侧体积变化的不一致就会导致玻璃的弯曲变形,最后发生破裂。
如果能够增大玻璃的热传导能力,那么就可以让热量很快地均匀传播。
不过,这个设想基本是不可能实现的。
如果能够让玻璃在受热之后也不会过分膨胀,那么是不是就可以防止其过分的体积变化而引发破碎了呢?最后,科学家选择了在玻璃中混合氧化硼,从而得到氧化硼硅的玻璃。
在温度上升了之后,其体积也不会发生过分膨胀。
在温度引发的热膨胀率降低了之后,玻璃就不会因为剧烈的温差而发生较大的体积变化了,从而就增强了其抗温差的能力。
硼化学的历史
硼化学的历史
硼(Boron)是元素周期表上的第5个元素,原子序数为5。
硼化学是研究硼及其化合物的化学领域,以下是硼化学的历史简述:
1. 硼的发现:硼元素最早由法国化学家Joseph Louis Gay-Lussac和Louis Jacques Thénard以及英国化学家Sir Humphry Davy在1808年独立发现。
他们通过电解硼酸钠(BNa2O7)在高温下得到硼。
2. 硼化合物的研究:硼化合物的研究起源于自然界中的硼矿石,如硼砂和硼酸。
其中,硼酸是最早被人们认识和使用的硼化合物,它在陶瓷制造、玻璃制造等行业中有广泛的应用。
3. 有机硼化学的发展:20世纪30年代,有机硼化学开始发展,尤其是在有机合成反应中的应用。
其中,美国化学家Herbert C. Brown发现了有机硼化合物在有机合成中的重要作用,使得有机硼化学得到了巨大的发展。
他因此在1979年获得了诺贝尔化学奖。
4. 硼化学的现代应用:现代硼化学在许多领域都有广泛的应用,包括医药、农业、材料科学、能源等。
例如,硼中子捕获疗法(Boron Neutron Capture Therapy,简称BNCT)是一种新型的癌症治疗方法,它利用硼化合物对肿瘤细胞的选择性吸收和中子的高能量。
以上就是硼化学历史的简单概述,需要注意的是,硼化学是一个非常广泛且深入的化学领域,其复杂性和多样性使得这个领域的研究至今仍在不断发展。
硼的性质
元素符号
硼
名称
英文名称
B Boron
原子 5
序数
相对原子量 (12C = 12)
原子半径/pm:117
原
原子体积/cm3/mol:4.6
子
电子
共价半径/Å:0.82
结
模型
电子构型: 1s22s22p1: 3
10.811
1808年,法国巴黎的L.J. Lussac and L.J.
体
性
比 热/J/gK :1.02
结
质
蒸发热/KJ/mol : 489.7 熔化热/KJ/mol:50.2
构
导电率/106/cm :1.0E-12 导热系数/W/cmK:0.274
化
学
性
质
丰 度 滞留时间/年: 1 × 107
地
太阳(相对于 H=1 × 1012): 2.63 × 105
质
海水中/ p.p.m.: 4.41
硼的应用比较广泛。硼与塑料或铝合金结合,是有效的 中子屏蔽材料;硼钢在反应堆中用作控制棒;硼纤维用 于制造复合材料等。
硼为黑色或银灰色固体。晶体硼为黑色,熔点约2300°C ,沸点3658°C,密度2.34克/厘米³,硬度仅次于金刚石 ,较脆。
元
素 硼在室温下比较稳定,即使在盐酸或氢氟酸中长期煮沸
概 也不起作用。硼能和卤组元素直接化合,形成卤化硼。
况 硼在600~1000°C可与硫、锡、磷、砷反应;在1000~1 400°C与氮、碳、硅作用,高温下硼还与许多金属和金 属氧化物反应,形成金属硼化物。这些化合物通常是高 硬度、耐熔、高电导率和化学惰性的物质,常具有特殊 的性质。
发
Thenard 和 英国伦敦的 Humphry Davy
硼的原子量
硼的原子量
硼是一种重要的化学元素,其原子量为10.81。
硼属于碲族(IVA族)元素,它在核融合反应中承担着重要的作用,它可以和其他元素结合形成很多不同的化合物。
硼是一种稀有的元素,它的元素符号是B,它在自然界中被广泛分布。
地壳中硼的含量约为0.001%, 大多数情况下硼都是以其他元素形成复合物的形式出现。
硼还是一种重要的工业原料,它是生产钢铁、不锈钢和特种合金的重要原料。
另外,硼也可以用作农药,广泛用于控制病虫害,保护植物免受害虫侵害。
它还用作一种助燃剂,因为它用于燃烧的速度比普通燃料更快更热,同时也能减少烟尘的排放,有助于环境的清洁。
此外,硼还被用于医学研究,可用于治疗癌症和其他疾病,其中一些研究表明硼离子对人体的潜在抗癌作用是非常明显的。
综上所述,硼是一种重要的化学元素,它的原子量为10.81,可以广泛应用于工业原料,农药,汽车助燃剂,以及用于治疗癌症等医学研究。
它是一种重要的元素,对人类有着重要的作用。
硼的原子电子式
硼元素的电子式为Nb,元素符号为B。
硼元素是一种灰白色无定形粉末。
熔点145.5℃,沸点265℃,密度2.51g/cm3,硬度1.71。
硼在地壳中含量为2×10-6。
硼主要矿物有硼砂、硼镁石、文石等。
常用的硼化合物是硼砂、硼酸、硼酸盐、氧化硼、硼铁和硼锌。
由于它们能和水发生剧烈反应,所以应贮存在密闭的容器中。
硼在自然界中分布很广,特别是湖泊和海洋里储藏量丰富。
从硼砂的生成原因来看,可能是海底火山喷发或天然硼酸在岩石中沉淀出来的。
硼是非金属,单质硼在常温下不活泼,但能和某些金属在热液中形成合金。
硼在炼钢工业中用作脱氧剂和合金元素添加剂。
硼是合成各种硼化合物的基本材料,并用于制备含硼玻璃和光导纤维等。
11。
硼是一种银白色至淡黄色无臭无味的重质粉末。
熔点153℃,沸点300℃,密度4.38g/cm3。
硼常见化合价为+3。
硼几乎完全呈化合态,只有在金属硼化物中才表现出明显的氧化数。
硼的氧化物多为六角网孔状结构,溶解性很差,且有毒。
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理化性质
物理性质
单质硼为黑色或深棕色粉末,在空气中氧化时由于三氧化二硼膜的形成而阻碍内部硼继续氧化。
常温时能与氟反应,不受盐酸和氢氟酸水溶液的腐蚀。
硼不溶于水,粉末状的硼能溶于沸硝酸和硫酸,以及大多数熔融的金属如铜、铁、锰、铝和钙。
熔点2076℃。
沸点3927℃。
硼在常温时为弱电导体,而在高温时导电良好。
单质硼有多种同素异形体,无定形硼为棕色粉末,晶体硼呈灰黑色。
单质硼的硬度近似于金刚石,有很高的电阻,但它的导电率却随着温度的升高而增大。
晶态硼较惰性,无定形硼则比较活泼。
硼共有14种同位素,其中只有两个是稳定的。
室温时为弱导电体;高温时则为良导体。
在自然界中主要以硼酸和硼酸盐的形式存在。
晶体结构
晶态单质硼有多种变体,它们都以B12正二十面体为基本的结构单元。
这个二十面体由12个B原子组成,20个接近等边三角形的棱面相交成30条棱边和12个角顶,每个角顶为一个B原子所占据。
由于B12二十面体的连接方式不同,键也不同,形成的硼晶体类型也不同。
其中最普通的一种为α-菱形硼。
α-菱形硼是由B12单元组成的层状结构,α-菱形硼晶体中既有普通的σ键,又有三中心两电子键。
许多B原子的成键电子在相当大的程度上是离域的,这样的晶体属于原子晶体,因此晶态单质硼的硬度大,熔点高,化学性质也不活泼。
在α-菱形硼晶格中,每个二十面体通过处在腰部的6个B原子以三中心两电子键与在同一平面内的相邻的6个二十面体连接起来(其中虚线三角形表示三中心两电子键,键距203pm)。
这种二十面体组成的片层,层面结合靠的是二十面体的上下各3 个B原子以6个正常的B-B共价键(即两中心两电子键,键长171pm)同上下两层的6个附近的二十面体相连接,3个在上一层,3个在下一层。
在硼的二十面体结构单元中,B12的36个电子是如下分配的:在二十面体内有13个分子轨道,用去26个电子;每个二十面体同上下相邻的6个二十面体形成6个两中心两电子共价键,用去了6个电子;在二十面体腰部的6个B原子与同平面上周围相邻的6个三中心两电子键,用去了6×2/3=4个电子,结果总电子数是26+6+4=36。
所有的电子都已用于形成复杂的多面体结构。
成键特征
硼是周期表第三主族唯一的非金属元素,B原子的价电子结构是2s22p1,它能提供成键的电子是2s2p,还有一个空轨道。
这种B原子的价电子少于价轨道数的缺电子情况,但硼与同周期的金属元素锂,铍相比原子半径小,电离能高,电负性大,以形成共价键分子为特征。
在硼原子以sp2杂化形成的共价分子中,余下的一个空轨道可以作为路易斯酸,接受外来的孤对电子,形成以sp3杂化的四面体构型的配合物。
例如三氟化硼与氨气分子形成的配合物;若没有合适的外来电子,可以自相聚合形成缺电子多中心键,例如三中心二电子氢桥键、三中心二电子硼桥键、三中心二电子硼键。
需要注意的是桥键与三中心二电子间的不同。
硼桥键中心的硼原子是P轨道与两个杂化轨道的重叠,氢桥键中心的氢原子是S轨道与两个杂化轨道的重叠,而三中心二电子硼键为三个杂化轨道的组合重叠。
化学性质
化学元素周期表第Ⅲ族(类)主族元素,符号B,原子序数5。
(1)与非金属作用
高温下B能与N₂、O₂、S、X₂等单质反应,例如它能在空气中燃烧生成B₂O₃和少量BN,在室温下即能与F₂发生反应,但它不与H₂、稀有气体等作用。
(2)B能从许多稳定的氧化物(如SiO₂,P₂O₅,H₂O等)中夺取氧而用作还原剂。
例如在赤热下,B与水蒸气作用生成硼酸和氢气:2B+6H₂O=高温=2H₃BO₃+3H₂
(3)与酸作用
硼不与盐酸作用,但与热浓H₂SO₄,热浓HNO₃作用生成硼酸:
2B+3H₂SO₄(浓)==2H₃BO₃+3SO₂↑
B+3HNO₃(浓)==H₃BO₃+ 3NO₂↑
(4)与强碱作用
在氧化剂存在下,硼和强碱共熔得到偏硼酸盐:
2B+2NaOH+3KNO₃==2NaBO₂+3KNO₂+H₂O
(5)与金属作用
高温下硼几乎能与所有的金属反应生成金属硼化物。
它们是一些非整比化合物,组成中B原子数目越多,其结构越复杂。
制备方法
1、首先用浓碱液分解硼镁矿得偏硼酸钠,将NaBO₂在强碱溶液中结晶出来,使之溶于水成为较浓的溶液,通入CO₂调节碱度,浓缩结晶即得到四硼酸钠(硼砂)。
将硼砂溶于水,用硫酸调节酸度,可析出溶解度小的硼酸晶体。
加热使硼酸脱水生成三氧化二硼,经干燥处理后,用镁或铝还原B₂O₃得到粗硼。
将粗硼分别用盐酸、氢氧化钠和氟化氢处理,可得纯度为95~98%的棕色无定形硼。
2、最纯的单质硼用氢还原法制得:使氢和三溴化硼的混合气体经过钽丝,电热到1500K,三溴化硼在高温下被氢还原,生成的硼在钽丝上成片状或针状结构。
3、由镁粉或铝粉加热还原氧化硼而得。
主要用途
工业用途
硼是一种用途广泛的化工原料矿物,主要用于生产硼砂、硼酸和硼的各种化合物以及元素硼,是冶金、建材、机械、电器、化工、轻毛、核工业、医药、农业等部门的重要原料。
时下,硼的用途超过300种,其中玻璃工业、陶瓷工业、洗涤剂和农用化肥是硼的主要用途,约占全球硼消费量的3/4。
中国硼矿资源虽然丰富,但是硼矿产品不能满足国内经济建设需求,2007年国内硼砂产量约为40万吨,进口硼矿产品64.87万吨,大量依赖进口,因此充分了解世界硼矿产品市场情况就显得相当重要。
单质硼用作良好的还原剂,氧化剂,溴化剂,有机合成的掺合材料,高压高频电及等离子弧的绝缘体,雷达的传递窗等。
硼是微量合金元素,硼与塑料或铝合金结合,是有效的中子屏蔽材料;硼钢在反应堆中用作控制棒;硼纤维用于制造复合材料等;含硼添加剂可以改善冶金工业中烧结矿的质量,降低熔点、减小膨胀,提高强度硬度。
硼及其化合物也是冶金工业的助溶剂和冶炼硼铁硼钢的原料,加入硼化钛、硼化锂、硼化镍,可以冶炼耐热的特种合金;建材。
硼酸盐、硼化物是搪瓷、陶瓷、玻璃的重要组分,具有良好的耐热耐磨性,可增强光泽,调高表面光洁度等。
硼酸,硼酸锌可用于防火纤维的绝缘材料,是很好的阻燃剂,也应用于漂白、媒染等方面;偏硼酸钠用于织物漂白。
此外,硼及其化合物可用于油漆干燥剂,焊接剂,造纸工业含汞污水处理剂等。
硼做为微量元素存在于石英矿中,在高纯石英砂的提纯工艺中,如何尽量的降低B含量成为工艺关键。
B的存在使得石英的熔点降低,制得的石英坩埚使用次数降低,使得单晶硅生产成本升高。
生理功能
有关硼的吸收代谢科学界了解得并不充分,硼在膳食中很容易吸收,并大部分由尿排出,在血液中是与氧结合,为H₃BO₃或B(OH)₄一,硼酸与有机化合物的羟基形成酯化物。
动物与人的血液中硼的含量很低,并与膳食中镁的摄入有关,镁摄入低时,血液中硼的含量就增加。
硼可在骨中蓄积,但尚不清楚是何种形式。
硼普遍存在于蔬果中,是维持骨的健康和钙、磷、镁正常代谢所需要的微量元素之一。
对停经后妇女防止钙质流失、预防骨质疏松症具有功效,硼的缺乏会加重维生素D的缺乏;另一方面,硼也有助于提高男性睾丸甾酮分泌量,强化肌肉,是运动员不可缺少的营养素。
硼还有改善脑功能,提高反应能力的作用。
虽然大多数人并不缺硼,但老年人有必要适当注意摄取。
硼的生理功能还未确定,存在两种假说解释硼缺乏时出现的明显而不同的反应,以及已知硼的生化特性。
一种假说是,硼是一种代谢调节因子,通过竞争性抑制一些关键酶的反应,来控制许多代谢途径。
另一种是,硼具有维持细胞膜功能稳定的作用,因而,它可以通过调整调节性阴离子或阳离子的跨膜信号或运动,来影响膜对激素和其他调节物质的反应。