
硼是多功能元素。它是植物的關鍵營養素,核工業中的重要組成部分,也是一種奇異液體的主要成分Oobleck。
在元素元素表上的碳旁邊棲息,硼是一種金屬,是具有金屬和非金屬特性的物質。這是一個複雜的元素,因為Stony Brook大學教授Artem Oganov告訴《紐約時報》在2009年。
Oganov說:“硼是真正的精神分裂元素。” “這是完全沮喪的元素。它不知道要做什麼。結果是非常複雜的事情。”
硼的化合物,特別是硼砂根據人類使用了數千年化學學院。在某些鹽湖蒸發期間,硼砂(四鈉)自然形成,根據Azom,工程和材料科學界的在線參考網站。在公元八世紀,Borax從絲綢之路沿著藏族湖床出口,用於阿拉伯金匠和銀匠使用。它也被用來製作陶瓷釉料中國。
這些早期在Borax的名稱(最終是Boron的名稱)中使用了Echo:該詞來自阿拉伯語“ Buraq”或White。但是,元素本身直到1808年才提取皇家化學學會。即使那樣,化學家仍無法獲得純淨的硼。直到一個世紀後的1909年,美國化學家以西結·溫特勞布(Ezekiel Weintraub)隔離了99%的純硼。
只是事實
根據杰斐遜實驗室的說法,硼的特性是:
- 原子數(核中的質子數):5
- 原子符號(在元素週期表):b
- 原子重量(原子的平均質量):10.81
- 密度:每立方厘米2.37克
- 室溫下的階段:土壤
- 熔點:3,767華氏度(2,075攝氏度)
- 沸點:7,232度F(4,000度C)
- 同位素的數量(具有不同數量中子的同一元素的原子):6
- 最常見的同位素:B-10(自然豐度19.9%)和B-11(自然豐度80.1%)
Ooky Oobleck
作為硼砂的一部分,硼是許多清潔劑中發現的非常常見的家用元素。 (專家提示:硼砂糖解決方案也會殺死螞蟻!)它也是科學谷歌的食譜,這是一種具有一些非常奇怪的液體的液體。硼砂溶液和液態膠的混合物會產生一種物質,該物質是液體時倒入壓力時固體的液體。Oobleck是一種非牛頓液,這意味著其粘度取決於施加到其上的剪切力。膠水和Oobleck結合起來,產生長而薄的聚合物分子。 “ TAP”或強壓力將流體中的分子迫使分子一起產生固體。慢慢的運動(例如傾倒或輕柔的戳)可以使分子彼此流動,使Oobleck的行為像液體一樣。同樣的概念是使愚蠢的膩子既能夠流動又反彈的原因。 (也可以用玉米澱粉和水的混合物製成。)
但是硼並不是所有的樂趣和遊戲。同位素硼10恰好在吸收中子方面非常出色。這對於核裂變非常方便,核裂變是由中子撞擊鈾原子的驅動的。這個過程的關鍵是平衡它,以使每個裂變事件都觸發了另外一個裂變事件。否則,反應像失控的火車一樣加速,據說反應堆會變得超臨界。到處都是壞消息。
為了保持核反應平衡,反應器配備了稱為控制桿的設備,通常由硼或其他元素製成美國核監管委員會。硼會吸收多餘的中子,從而阻止它們進入太多的鈾原子。
誰知道?
- 硼可能是地球生命進化的關鍵。該元素穩定核糖(RNA的一部分)可能是DNA之前的自組裝分子。 (病毒本質上是在RNA鏈中。)2014年6月的一項研究發現存在硼在地球上最古老的岩石中,這可以追溯到38億年。這項研究證明,早期地球具有構建RNA所需的成分。
- 或者,也許第一個RNA從太空獲得了硼。 2013年的一項研究發現,火星隕石降落在南極洲包含硼的10倍先前測量的任何外星物體。
- 硼的結晶形式是僅次於碳(鑽石形式)的第二高元素化學學院。
- 與許多元素不同的元素不同,這些元素是在恆星內的融合反應中形成的,硼在大爆炸後由一個稱為的過程形成宇宙射線散佈。在此過程中,碰撞宇宙射線將原子的核分開,從而導致裂變。
當前的研究
硼沒有很多流行文化的菜,但是科學對這個令人驚訝的有趣元素有很多話要說。例如,植物生物學家早就知道沒有硼,植物就不會生長。該元素是必不可少的營養素。
但為什麼?直到2014年8月,密蘇里大學的研究人員才得出了答案,直到2014年8月才知道。他們發現,硼對植物的干細胞至關重要。稱為分生組織的植物的一部分是由幹細胞製成的,該干細胞本身能夠產生構成植物的所有不同細胞。沒有硼,這些分生組織會枯萎,研究人員在《植物細胞》雜誌上報導。在美國東部,農民必須用硼補充土壤,以提高農作物的產量。
硼也可能是技術的福音。 2014年7月,研究人員發現了第一個硼“ Buckyball”,這是一種類似於納米技術中經常使用的足球形碳質球類似的Cagelike結構。碳納米結構(稱為富勒烯)是在1980年代首次發現的,它們促使人們進行了一波研究,以尋找其他有趣的原子簇。
布朗大學(Brown University)的化學家萊尚(Lai-Sheng Wang)說:“如果您看主要的小組元素,就沒有比硼更好的起點了。”王告訴《現場科學》,硼原子彼此牢固地紐帶,並且該元素具有很高的熔點。這是艱難的東西。
王和他的同事們首先將硼原子的簇放在一起,以查看它們在結合時形成的形狀,這一過程要求他們使用激光從集群中驅動電子。然後,可以使用電子的彈射速度來確定原子簇中最初鍵合的方式,從而使研究人員可以繪製出他們稱為硼膦的結構。
當39或更少的硼原子粘合在一起時,它們形成平坦的結構。但是40歲,結構變成了球形的“籠”,研究人員在《自然化學》雜誌上報導。
王和他的團隊還發現,鮑倫的一些平坦結構可能非常有用。在2014年1月發表在《自然通訊》雜誌上的研究中,科學家發現,硼的36個原子將在中間形成一個帶有完美的六邊形孔的磁盤 - 從理論上講,這種安排可以創建穩定的,一原子厚的硼。如果可以產生這樣的薄片,那將是硼等效的石墨烯,這是原子厚的碳分子片。石墨烯對於技術來說,這是一個廉價,堅固,靈活的指揮,對技術有很大的希望。
硼版本 - 或唯一的,“正如Wang和他的同事所說的那樣,可能具有與電氣和熱導體相似的應用,但研究人員尚不確定。他們需要先製作真正的硼苯床單,然後測試其特性。
王說:“有時候,當您去實驗室做這些事情時,大自然會有自己的方式。”
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其他資源
- 閱讀有關布朗大學實驗的更多信息使用硼的石墨材料。
- 在皇家化學學會。
- 了解硼的歷史,資源和特性洛斯阿拉莫斯國家實驗室。