5 B 10.81

Бор

Полуметалл Borum твёрдое

[He] 2s² 2p¹ · 2 · 3

← Be Бериллий C Углерод →

Полуметалл на границе между металлами и неметаллами: сам по себе бор — тёмное, очень твёрдое и хрупкое вещество, а его соединения дают термостойкое стекло и лучший в промышленности поглотитель нейтронов.

3D-модель

Модель Бора: ядро и электронные оболочки по конфигурации. Валентные электроны подсвечены.

Тяните, чтобы вращать; колесо — масштаб

Атомные свойства

Атомный номер: 5
Атомная масса: 10.81 а.е.м.
Электронная конфигурация: [He] 2s² 2p¹
Электроны по оболочкам: 2 · 3
Блок: p-блок
Группа: Подгруппа бора
Период: 2
Электроотрицательность (Полинг): 2.04
Электроотрицательность (Аллен): 2.05
Атомный радиус: 87 pm
Ковалентный радиус: 84 pm
Ван-дер-ваальсов радиус: 192 pm
1-я энергия ионизации: 800.6 kJ/mol
2-я энергия ионизации: 2 427.1 kJ/mol
3-я энергия ионизации: 3 659.7 kJ/mol
4-я энергия ионизации: 25 026 kJ/mol
5-я энергия ионизации: 32 827 kJ/mol
Сродство к электрону: 26.7 kJ/mol
Характерные степени окисления: +3
Степени окисления: -5, -1, +1, +2, +3

Физические свойства

Состояние при 25 °C: твёрдое
Плотность: 2.34 g/cm³
Температура плавления: 2 349 K · 2 075.9 °C
Температура кипения: 4 200 K · 3 926.9 °C
Скорость звука: 16 200 m/s

Тепловые свойства

Теплота плавления: 50.2 kJ/mol
Теплота испарения: 508 kJ/mol
Удельная теплоёмкость: 1.026 J/(g·K)
Теплопроводность: 27.4 W/(m·K)

Механические свойства

Модуль Юнга: 460 GPa
Модуль сдвига: нет данных
Модуль объёмного сжатия: 185 GPa
Коэффициент Пуассона: нет данных
Твёрдость по Моосу: 9.3
Твёрдость по Бринеллю: нет данных

Электрические и магнитные свойства

Удельное сопротивление: 1·10¹² nΩ·m
Магнитный тип: диамагнетик
Точка Кюри: нет данных
Точка Нееля: нет данных
Температура сверхпроводимости: нет данных

Кристаллическая структура

Кристаллическая решётка: ромбоэдрическая
Параметры решётки: a = 506 pm · c = 1 257 pm

Распространённость

В земной коре: 10 mg/kg
В океане: 4.44 mg/L
Во Вселенной: 0.001 mg/kg
В теле человека: 0.7 mg/kg

Изотопы

Изотоп	Распространённость	Период полураспада	Тип распада
¹⁰B	19.9 %	стабилен	—
¹¹B	80.1 %	стабилен	—

Бор-10 (19,9 %) поглощает тепловые нейтроны в 250 тысяч раз охотнее бора-11 — на этом стоит вся ядерная борная химия.

Открытие

Год открытия: 1808
Кто открыл: Гей-Люссак, Тенар и Дэви
Где: Франция и Англия
Происхождение названия: от арабского «бурак» — бура, минерал, из которого его выделили

История

Гей-Люссак и Тенар во Франции и Дэви в Англии независимо выделили бор в 1808 году, восстанавливая борную кислоту. Чистоты выше 99 % удалось достичь только в XX веке — бор крайне трудно очищается.

Где встречается

В коре 10 мг/кг, но в морской воде его в четыреста раз больше. Промышленные месторождения — боратные соли высохших озёр Турции и Калифорнии.

Как получают

Из буры и колеманита получают борную кислоту, затем оксид, который восстанавливают магнием. Особо чистый бор — разложением бороводородов на горячей нити.

Роль в живой природе

Для растений бор — незаменимый микроэлемент; для человека необходимость не доказана, хотя следовые количества присутствуют в костях.

Безопасность

Сам бор малотоксичен, но борная кислота и бораты при систематическом попадании внутрь поражают репродуктивную систему; в ЕС они отнесены к веществам, вызывающим опасение.

Применение

Боросиликатное стекло: низкое тепловое расширение, поэтому лабораторная посуда и посуда для духовки
Регулирующие стержни и растворённая борная кислота в ядерных реакторах — бор-10 жадно ловит нейтроны
Карбид бора — третье по твёрдости вещество после алмаза и нитрида бора, идёт на бронеплиты
Микроудобрение: без бора растения не формируют клеточные стенки и пыльцу
Легирование кремния для получения полупроводника p-типа

Любопытные факты

Соотношение изотопов бора в природе заметно колеблется, поэтому его атомная масса указывается интервалом, а не одним числом.
Нитрид бора существует в форме, изоструктурной алмазу, и почти не уступает ему в твёрдости.
Бор окрашивает пламя в ярко-зелёный цвет.
Борная кислота — старейшее средство от тараканов: она разрушает их восковой покров.