硼是一种多用途元素。它是植物的重要营养素,是核工业的重要组成部分,也是一种称为“水”的奇怪液体的主要成分。。
硼在元素周期表中的位置仅次于碳,是一种准金属,是一种兼具金属和非金属特性的物质。正如石溪大学教授 Artem Oganov 所说,这是一个复杂的因素告诉纽约时报2009年。
“硼是一种真正的精神分裂元素,”奥加诺夫说。 “这是一种彻底的挫败感。它不知道自己想做什么。结果是非常复杂的。”
硼的化合物,特别是据介绍,人类已经使用了数千年化学酷。硼砂(四硼酸钠)在一些盐湖蒸发过程中自然形成,根据 AZoM,工程和材料科学界的在线参考网站。公元八世纪,硼砂沿着丝绸之路从西藏湖床出口,供阿拉伯金匠和银匠使用;它也被用来制作陶瓷釉料。
这些早期的用途与硼砂(最终是硼)的名称相呼应:这个词来自阿拉伯语“buraq”,即白色。然而,根据该元素本身直到 1808 年才被提取出来英国皇家化学学会。即便如此,化学家仍无法获得纯净的硼。直到一个世纪后的 1909 年,美国化学家 Ezekiel Weintraub 分离出 99% 的纯硼,这一目标才得以实现。
只是事实
根据杰斐逊实验室的说法,硼的特性是:
- 原子序数(原子核中的质子数):5
- 原子符号(在):乙
- 原子量(原子的平均质量):10.81
- 密度:2.37克每立方厘米
- 室温相:土壤
- 熔点:3,767 华氏度(2,075 摄氏度)
- 沸点:7,232 华氏度(4,000 摄氏度)
- 同位素数量(具有不同中子数量的相同元素的原子):6
- 最常见的同位素:B-10(自然丰度 19.9%)和 B-11(自然丰度 80.1%)
奥基·欧不裂
作为硼砂的一部分,硼是一种非常常见的家用元素,存在于许多洗涤剂中。 (专业提示:硼砂糖溶液也能杀死蚂蚁!)它也在科学博览会粘液欧不裂的配方中,这是一种具有一些非常奇怪特性的液体。硼砂溶液和液体胶的混合物产生一种物质,该物质在倾倒时呈液态,但在压力下呈固态。,这意味着其粘度取决于施加在其上的剪切力。胶水和欧不裂结合在一起形成又长又薄的聚合物分子。 “敲击”或强大的压力迫使流体中的分子聚集在一起,形成固体。诸如倾倒或轻轻戳动之类的缓慢运动可以使分子相互流动,使欧不裂表现得像流体一样。同样的概念使得橡皮泥能够流动和弹跳。 (欧不裂也可以用玉米淀粉和水的混合物制成。)
但硼并不全是乐趣和游戏。同位素硼 10 恰好具有出色的中子吸收能力。这对于核裂变来说非常方便,核裂变是由倾斜的中子将铀原子撞开来驱动的。这个过程的关键是平衡它,使每个裂变事件只触发一个裂变事件;否则,反应会像失控的火车一样加速,据说反应堆会进入超临界状态。到处都是坏消息。
据该机构介绍,为了保持核反应平衡,反应堆配备了称为控制棒的装置,通常由硼或其他元素制成。美国核管理委员会。硼吸收多余的中子,防止它们碰撞成过多的铀原子。
谁知道?
- 硼可能是地球生命进化的关键。该元件可以稳定核糖,核糖是 RNA 的一部分,RNA 是一种可能早于 DNA 出现的自组装分子。 (病毒本质上是流动的 RNA 链。)2014 年 6 月的一项研究发现存在硼,可以追溯到 38 亿年前。这项研究证明早期地球拥有构建 RNA 所需的成分。
- 或者也许第一个 RNA 从太空中获取了硼。 2013年的一项研究发现,一颗火星陨石降落在南极洲先前测量的任何外星物体。
- 据介绍,晶体形式的硼是仅次于碳(金刚石形式)的第二硬元素。化学酷。
- 与许多在恒星内部聚变反应中形成的元素不同,硼是在大爆炸后通过称为“聚变反应”的过程形成的。宇宙射线散裂。在此过程中,碰撞的宇宙射线使原子核分裂,引起裂变。
目前的研究
硼在流行文化中并没有太多的知名度,但科学界对这种令人惊讶的有趣元素有很多话要说。例如,植物生物学家早就知道,没有硼,植物就无法生长。该元素是一种必需营养素。
但为什么?直到 2014 年 8 月,密苏里大学的研究人员才找到了答案。他们发现,硼对于植物干细胞至关重要。植物中称为分生组织的部分由干细胞组成,干细胞本身能够产生构成植物的所有不同细胞。没有硼,这些分生组织枯萎研究人员在《植物细胞》杂志上报道。在美国东部,农民必须向土壤补充硼以提高作物产量。
硼也可能给科技带来好处。 2014 年 7 月,研究人员发现了第一个硼“巴基球”,这是一种类似于纳米技术中常用的足球形碳巴基球的笼状结构。纳米结构(称为富勒烯)于 20 世纪 80 年代首次被发现,它们引发了一场寻找其他有趣原子团的研究浪潮。
“如果你看看主族元素,没有比硼更好的起点了,”第一个硼巴基球的发现者、布朗大学化学家王来生说。王告诉《生活科学》杂志,硼原子之间的结合力很强,而且这种元素的熔点非常高。这是很难的事情。
王和他的同事首先将硼原子簇放在一起,观察它们结合时形成的形状,这个过程要求他们使用激光将电子从簇中移出。然后,电子的喷射速度可用于确定它最初如何在原子簇中结合,从而使研究人员能够绘制出其称为硼球烯的结构。
当 39 个或更少的硼原子键合在一起时,它们形成扁平结构。但到了40岁,该结构变成了一个球形的“笼子”,研究人员在《自然化学》杂志上发表了报告。
王和他的团队还发现硼的一些扁平结构可能非常有用。在 2014 年 1 月《自然通讯》杂志上发表的研究中,科学家们发现 36 个硼原子会形成一个中间有完美六角形孔的圆盘——这种排列理论上可以创造出稳定的、单原子厚的硼片。如果能够制造出这样的薄片,它将是石墨烯的硼当量,石墨烯是原子厚的碳分子薄片。由于它是一种廉价、坚固、灵活的导体,因此对技术有着巨大的前景。
硼版本——或“硼烯”,正如王和他的同事所说的那样——可能具有与电导体和热导体类似的应用,但研究人员还不确定。他们需要首先制造真正的硼烯片,然后测试它们的性能。
“有时,当你去实验室制作这些东西时,大自然有它自己的方式,”王说。
其他资源
- 阅读有关布朗大学实验的更多信息使用硼的类石墨烯材料。
- 查找有关硼的更多事实英国皇家化学学会。
- 了解硼的历史、来源和特性洛斯阿拉莫斯国家实验室。









