Նայիր կիսաթանկարժեք մետաղի բորից
Բորոնը չափազանց դժվար եւ ջերմակայուն կիսաթեւ մետաղ է, որը կարելի է գտնել տարբեր ձեւերով եւ լայնորեն օգտագործվում է միացությունների մեջ `ամեն ինչ արել բլեաներից եւ բաժակից կիսահաղորդիչների եւ գյուղատնտեսական պարարտանյութերի արտադրության համար:
Բորի հատկությունները հետեւյալն են.
- Ատոմային խորհրդանիշ
- Ատոմային համարը `5
- Element Կատեգորիա: Metalloid
- Խտություն `2.08 գ / սմ3
- Հալման կետ `3769 F (2076 Կ)
- Եռման կետ `7101 F (3927 Կ)
- Moh's Hardness: ~ 9.5
Բորի բնութագիրը
Elemental boron- ը allotropic կիսաթեւ մետաղ է, ինչը նշանակում է, որ տարրը կարող է գոյություն ունենալ տարբեր ձեւերով, յուրաքանչյուրը իր ֆիզիկական եւ քիմիական հատկություններով: Բացի այդ, ինչպես մյուս կիսաթանկարժեք մետաղները (կամ մետաղները), որոշ բորերի հատկությունները մետաղական են բնության մեջ, իսկ մյուսները, ավելի նման են ոչ մետաղներին:
Բարձր մաքրության բորն առկա է որպես ամորֆ մուգ շագանակագույն սեւ փոշի կամ մուգ, փայլուն եւ մանր բյուրեղային մետաղ:
Չափազանց դժվար եւ ջերմային դիմացկուն է, բորն ցածր ջերմաստիճաններում էլեկտրաէներգիայի վատ դիրիժոր է, բայց դա փոփոխվում է որպես ջերմաստիճան: Քանի որ բյուրեղային բորն այնքան կայուն է եւ թթվածնի հետ ռեակտիվ չէ, ամորֆային տարբերակը դանդաղորեն օքսիդացնում է օդում եւ կարող է բուռն արձագանքել թթվային միջավայրում:
Բյուրեղային ձեւով բորն ամենատարածված տարրերից ամենաբարձրն է (ետեւում միայն ադամանդի ադամանդե ձեւով) եւ ունի ամենաբարձր ջերմաստիճանի ամենաբարձր ջերմաստիճանը: Նման ածխածնի համար, որի համար վաղ հետազոտողները հաճախ ընկալում են տարրը, բորն էլ կայուն կովալենալ կապեր է ստեղծում, որոնք դժվարացնում են մեկուսացումը:
Հինգերորդ տարրը ունի նաեւ նեյտրոնների մեծ քանակություն ներծծելու ունակություն, դարձնելով այն իդեալական նյութ միջուկային հսկողության ձողերի համար:
Վերջերս կատարված ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ երբ գերբեռնում է, բորն էլ միանգամայն տարբեր ատոմային կառույց է, որը թույլ է տալիս այն հանդես գալ որպես գերհաղորդիչ:
Բորոսի պատմությունը
Չնայած բորի հայտնաբերումը վերագրվում է ինչպես ֆրանսիացի, այնպես էլ անգլիական քիմիկոսներին 19-րդ դարի սկզբին ուսումնասիրվող բորային հանքանյութեր, հավաստիացնում է, որ տարրը մաքուր նմուշ չի արտադրվել մինչեւ 1909 թվականը:
Բոր հանքանյութերը (հաճախ որպես «բորատներ»), այնուամենայնիվ, արդեն օգտագործվել են մարդկանց կողմից դարեր շարունակ: Բորաքսի (բնականաբար տեղի ունեցած նատրիումի բորատի) առաջին արձանագրված օգտագործումը արաբական ոսկերիչների կողմից էր, որոնք 8-րդ դարում ոսկու եւ արծաթի մաքրման համար հոսք էին կիրառել:
Դրոշմերը, ինչպես նաեւ 3-րդ եւ 10-րդ դարերի միջեւ ընկած ժամանակահատվածում հայտնաբերվել են նաեւ չինական կարտոֆիլներ, որոնք օգտագործվում են բնական միջավայրում:
Բորի ժամանակակից օգտագործումը
1800-ականների վերջերին ջերմային կայուն բրոոսիլիկատային ապակիների գյուտը ապահովում է բորած հանքանյութերի պահանջարկի նոր աղբյուր: Օգտագործելով այս տեխնոլոգիան, Corning Glass Works- ը ներկայացրեց Pyrex ապակե խառնուրդներ 1915 թվականին:
Հետպատերազմյան տարիներին բորին դիմումներն աճել են, ընդ որում ընդգրկելով ընդհանրապես ընդլայնվող ոլորտները: Բորի նիտրիտը սկսեց օգտագործվել ճապոնական կոսմետիկայում, իսկ 1951-ին մշակվեց բորբոքային մանրաթելերի արտադրության մեթոդ: Առաջին ատոմային ռեակտորները, որոնք այս ժամանակահատվածում օն-լայն են դարձել, նույնպես օգտագործեցին բորի հենարանները:
1986 թվականին Չեռնոբիլի միջուկային աղետի անմիջական հետեւանքով ռեակտորի վրա 40 տոննա բորի միացություններ են արտահանվել, որպեսզի օգնի վերահսկել ռադիոնուկլիդի ազատումը:
1980-ականների սկզբին, բարձր մշտական մշտական մակերեւույթի մագնիսների զարգացումը հետագայում ստեղծեց տարրերի մեծ շուկա:
Ավելի քան 70 մետր տոննա neodymium-iron-boron (NdFeB) մագնիսները այժմ ամեն տարի արտադրվում են ամեն ինչում էլեկտրական մեքենաներից մինչեւ ականջակալներ:
1990-ականների վերջում ավտոմոբիլներում սկսվել է boron պողպատը ամրապնդել կառուցվածքային բաղադրիչները, ինչպիսիք են անվտանգության շերտերը:
Բոր արտադրությունը
Չնայած ցորենի եւ բորային միացությունների առեւտրային արդյունահանման ավելի քան 90 տոկոսը կազմում են ընդամենը չորսը `տենկալը, քերնիդը, կլեմմանիտը եւ ulexite- ը:
Բորային փոշի համեմատաբար մաքուր ձեւի արտադրելու համար, հանքանյութում առկա բորային օքսիդը մագնեզիումի կամ ալյումինի հոսքի հետ տաքացվում է: Կրճատումը արտադրում է տարրական բորային փոշի, որը կազմում է մոտավորապես 92 տոկոս մաքուր:
Մաքուր բորոն կարող է արտադրվել ավելի ցածր խտացրած բորի հալոգենների հետ `1500 C (2732 F) ջերմաստիճանում:
Բարձրորակ բորոն, որը կիրառվում է կիսահաղորդիչների համար օգտագործելու համար, կարելի է կատարել diborane- ի բարձր ջերմաստիճանների եւ աճող առանձին բյուրեղների միջոցով գոտի հալեցման կամ Czolchralski մեթոդով:
Դիմումներ Boron- ի համար
Մինչդեռ ամեն տարի բերքահող պարունակող վեց միլիոն տոննա հանքանյութ է մշակվում, դրա մեծամասնությունը սպառվում է որպես բորետի աղեր, ինչպիսիք են բորային թթու եւ բորի օքսիդը, շատ քիչ են դարձել տարրական բոր: Փաստորեն, ամեն տարի սպառվում են ընդամենը 15 մետր տոննա տարրական բոր:
Բոր եւ բորի միացությունների օգտագործման լայնությունը չափազանց լայն է: Ոմանք ենթադրում են, որ տարրերի 300-ից ավելի տարբեր օգտագործում են տարբեր ձեւերով:
Հինգ հիմնական օգտագործումն են `
- Ապակիներ (օրինակ `ջերմային կայուն բրոոսիլիկատային ապակի)
- Կերամիկա (օրինակ, կղմինդր պարագաներ)
- Գյուղատնտեսություն (օրինակ, բորային թթուներ հեղուկ պարարտանյութերում):
- Լվացող միջոցներ (օրինակ, լվացքի լվացքի պարունակության մեջ նատրիումի պարունակություն)
- Bleaches (օրինակ, կենցաղային եւ արդյունաբերական բծերի հեռացման)
Բորային մետաղագործական ծրագրեր
Չնայած մետաղական բորին շատ քիչ օգտագործում է, տարրը բարձր է գնահատվում մի շարք մետաղագործական ծրագրերում: Ածխածնի եւ այլ աղտոտիչների հեռացումը, քանի որ երկաթը կապում է երկաթով, մի փոքր քանակությամբ բոր, պողպատի ավելացված արժեքի մի քանի մասի համար կարող է չորս անգամ ավելի ուժեղ լինել, քան միջին բարձր ամրության պողպատից:
Էլեկտրոնիկայի մետաղական օքսիդի ֆիլմի լուծարման եւ հեռացման տարրը նաեւ այն կատարում է եռակցման հոսքերի համար: Բորոն տրիխլորիդը հեռացնում է հալած մետաղից նիտրիդները, կարբիդները եւ օքսիդը: Արդյունքում, օգտագործվում է բորի եռյակ, ալյումինի, մագնեզիումի, ցինկի եւ պղնձի համաձուլվածքների պատրաստման համար:
Փոշի մետալուրգիայի մեջ մետաղական բորիդների առկայությունը մեծացնում է հաղորդունակությունը եւ մեխանիկական ուժը: Գունավոր արտադրանքներում դրանց գոյությունը մեծացնում է կոռոզիոն դիմադրություն եւ կարծրություն, իսկ ռետինե շրջանակներում եւ տուրբինային մասերում օգտագործվող տիտանային համաձուլվածքները մեծացնում են մեխանիկական ուժը:
Բորային մանրաթելեր, որոնք պատրաստվում են հիդրիդի տարրը վոլֆրամի մետաղի վրա տեղադրելու միջոցով, ուժեղ եւ թեթեւ կառուցվածքային նյութ են, որոնք պիտանի են օդերեւութաբանական կիրառման համար, ինչպես նաեւ գոլֆի ակումբները եւ բարձր ճնշման ժապավենը:
Բորդի ներգրավումը NdFeB մագնիսի մեջ կարեւոր է քամու տուրբինների, էլեկտրական շարժիչների եւ էլեկտրոնիկայի լայն կիրառման բարձր ուժային մշտական մագնիսների գործառույթների համար:
Բորոնի նեյտրոնային կլանումը թույլ է տալիս այն օգտագործել միջուկային հսկողության ձողեր, ճառագայթային վահաններ եւ նեյտրոնային դետեկտորներ:
Ի վերջո, բորի կարբիդը, ամենից դժվարին հայտնի նյութը, օգտագործվում է տարբեր զրահապատերի եւ փամփուշտի բաճկոնների, ինչպես նաեւ հղկող եւ հագեցած մասերի արտադրության մեջ:
Աղբյուրները.
Քիմիկուլ: Բորն
URL: http://www.chemicool.com/elements/boron.html
USGS- ը: Հանքանյութերի տեղեկություններ: Բորն
URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/boron/