Borun Özellikleri, Tarihçesi, Üretimi ve Kullanım Alanları

Bor, çeşitli şekillerde bulunabilen son derece sert ve ısıya dayanıklı bir yarı metaldir. Ağartıcılardan ve camdan yarı iletkenlere ve tarımsal gübrelere kadar her şeyi yapmak için bileşiklerde yaygın olarak kullanılır.

Borun özellikleri:

• Atom Sembolü: B
• Atom Numarası: 5
• Eleman Kategorisi: Metaloid
• Yoğunluk: 2.08g / cm3
• Erime Noktası: 2076 ° C
• Kaynama Noktası: 3927 C (7101 F)
• Moh’un Sertliği: ~ 9.5

Elemental bor allotropik bir yarı metaldir, yani elementin kendisinin her biri kendi fiziksel ve kimyasal özelliklerine sahip farklı formlarda var olabileceği anlamına gelir. Ayrıca, diğer yarı metaller (veya metaloidler) gibi, malzemenin bazı özellikleri doğada metalikken, diğerleri metal olmayanlara daha benzerdir.

Yüksek saflıkta bor, şekilsiz koyu kahverengi ila siyah bir toz veya koyu, parlak ve kırılgan bir kristal metal olarak bulunur.

Son derece sert ve ısıya dayanıklı olan bor, düşük sıcaklıklarda zayıf bir elektrik iletkendir, ancak sıcaklık yükseldikçe bu değişir. Kristal bor çok kararlı ve asitlerle reaktif olmasa da, amorf versiyon havada yavaşça oksitlenir ve asitte şiddetli reaksiyona girebilir.

Kristalin formda, bor tüm elementlerin en zoru (elmas formunda sadece karbonun arkasında) ve en yüksek eriyik sıcaklıklarından birine sahiptir. Erken araştırmacıların genellikle unsuru yanlış kullandığı karbona benzer şekilde, bor, izole etmeyi zorlaştıran stabil kovalent bağlar oluşturur.

Beşinci eleman ayrıca çok sayıda nötronu emme yeteneğine sahiptir ve bu da onu nükleer kontrol çubukları için ideal bir malzeme haline getirir.

Son araştırmalar, süper soğutulduğunda borun, süper iletken olarak hareket etmesine izin veren tamamen farklı bir atomik yapı oluşturduğunu göstermiştir.

Borun keşfi, borat'ı araştıran Fransız ve İngiliz kimyagerlere atfedilirken 19. yüzyılın başlarında mineraller, elementin saf bir örneğinin üretilmediğine inanılmaktadır. 1909'a kadar.

Bununla birlikte, bor mineralleri (genellikle boratlar olarak adlandırılır), insanlar tarafından yüzyıllardır kullanılmıştır. Boraksın (doğal olarak oluşan sodyum borat) kaydedilen ilk kullanımı, M.S. 8. yüzyılda altın ve gümüşü saflaştırmak için bileşiği bir akış olarak uygulayan Arap kuyumcularıydı.

M.S. 3. ve 10. yüzyıllardan kalma Çin seramiklerine ait sırların da doğal olarak oluşan bileşiği kullandığı gösterilmiştir.

1800'lerin sonlarında termal olarak kararlı borosilikat camın icadı, borat mineralleri için yeni bir talep kaynağı sağladı. Bu teknolojiden faydalanan Corning Glass Works, 1915'te Pyrex cam tencere setini tanıttı.

Savaş sonrası yıllarda, bor başvuruları giderek genişleyen bir endüstri yelpazesini içerecek şekilde büyüdü. Bor nitrür Japon kozmetiklerinde kullanılmaya başlandı ve 1951'de bor lifleri için bir üretim yöntemi geliştirildi. Bu dönemde çevrimiçi olan ilk nükleer reaktörler de kontrol çubuklarında bordan faydalandı.

1986'daki Çernobil nükleer felaketinin hemen ardından, radyonüklid salınımının kontrolüne yardımcı olmak için reaktöre 40 ton bor bileşiği atıldı.

1980'lerin başında, yüksek mukavemetli kalıcı nadir toprak mıknatıslarının geliştirilmesi, element için büyük bir yeni pazar yarattı. Elektrikli otomobillerden kulaklıklara kadar her şeyde kullanılmak üzere her yıl 70 metrik tondan fazla neodimyum-demir-bor (NdFeB) mıknatıs üretilmektedir.

1990'ların sonlarında, otomobillerde güvenlik çubukları gibi yapısal bileşenleri güçlendirmek için bor çeliği kullanılmaya başlandı.

Dünya kabuğunda 200'den fazla farklı tipte borat minerali bulunmasına rağmen, sadece dört tanesi ticari olarak bor ve bor bileşiklerinin yüzde 90'dan fazlası - tinkal, kernit, kolemanit ve üleksit.

Nispeten saf bir bor tozu formu üretmek için, mineralde bulunan bor oksit magnezyum veya alüminyum akı ile ısıtılır. İndirgeme, yaklaşık yüzde 92 saflıkta elementel bor tozu üretir.

Saf bor, bor halidleri hidrojen ile 1500 C (2732 F) üzerindeki sıcaklıklarda daha da azaltarak üretilebilir.

Yarı iletkenlerde kullanılmak üzere gerekli olan yüksek saflıkta bor, yüksek sıcaklıklarda diboranın ayrıştırılması ve bölge erimesi veya Czolchralski yöntemi ile tek kristallerin büyütülmesi ile yapılabilir.

Her yıl altı milyon metrik tondan fazla bor içeren mineral çıkarılırken, bunun büyük çoğunluğu borik asit ve bor oksit gibi borat tuzları olarak tüketilir ve çok az element boruna dönüştürülür. Aslında, her yıl sadece 15 metrik ton elementel bor tüketilmektedir.

Bor ve bor bileşiklerinin kullanım genişliği son derece geniştir. Bazıları, elementin çeşitli formlarında 300'den fazla farklı son kullanımının olduğunu tahmin etmektedir.

Beş ana kullanım alanı:

• Cam (örneğin, termal olarak kararlı borosilikat cam)
• Seramikler (örn. Fayans sırlar)
• Tarım (ör. Sıvı gübrelerdeki borik asit).
• Deterjanlar (örn., Çamaşır deterjanındaki sodyum perborat)
• Ağartıcılar (örn. Evsel ve endüstriyel leke çıkarıcılar)

Metalik borun çok az kullanımı olmasına rağmen, element bir dizi metalurjik uygulamada oldukça değerlidir. Demire bağlanan karbon ve diğer yabancı maddeleri gidererek, çeliğe eklenen az miktarda bor - milyonda sadece birkaç parça - ortalama yüksek mukavemetli çeliğin dört kat daha güçlü olmasını sağlayabilir.

Elemanın metal oksit filmi çözme ve çıkarma kabiliyeti aynı zamanda kaynak akıları için de idealdir. Bor triklorür, erimiş metalden nitrürleri, karbürleri ve oksidi uzaklaştırır. Sonuç olarak, bor triklorür yapımında kullanılır alüminyum, magnezyum, çinko ve bakır alaşımları.

Toz metalurjisinde, metal borürlerin varlığı iletkenliği ve mekanik mukavemeti arttırır. Demir içeren ürünlerde, bunların varlığı korozyon direncini ve sertliğini arttırır. titanyum alaşımları jet gövdelerinde ve türbin parçalarında kullanılan boridler mekanik mukavemeti arttırır.

Hidrit elemanının tungsten tel üzerine bırakılmasıyla yapılan bor lifleri güçlü, hafiftir havacılık ve uzay uygulamalarında kullanım için uygun yapısal malzemenin yanı sıra golf kulüpleri ve yüksek gerilimli kaset.

NdFeB mıknatısına bor eklenmesi, rüzgar türbinlerinde, elektrik motorlarında ve çok çeşitli elektronik cihazlarda kullanılan yüksek mukavemetli sabit mıknatısların işlevi için kritiktir.

Borun nötron emilimine eğilimi, nükleer kontrol çubuklarında, radyasyon kalkanlarında ve nötron dedektörlerinde kullanılmasına izin verir.

Son olarak, bilinen en sert üçüncü madde olan bor karbür, çeşitli zırhların ve kurşun geçirmez yeleklerin yanı sıra aşındırıcılar ve aşınma parçalarının imalatında kullanılır.