Boron Metal | Tài sản, Lịch sử, Sản xuất & Sử dụng

Boron là một loại bán kim loại rất cứng và chịu nhiệt có thể được tìm thấy dưới nhiều hình thức khác nhau và được sử dụng rộng rãi trong các hợp chất để làm từ chất tẩy và thủy tinh đến chất bán dẫn và phân bón nông nghiệp.

Tài sản:

• Ký hiệu nguyên tử: B
• Số nguyên tử: 5
• Loại nguyên tố: Metalloid
• Mật độ: 2. 08g / cm3
• Điểm nóng chảy: 3769 ° F (2076 ° C)
• Điểm sôi: 7101 ° F (3927 ° C)
• Độ cứng của Moh: ~ 9. 5

Bột nguyên tố là một chất bán dẫn dị hướng, có nghĩa là bản thân nguyên tố có thể tồn tại dưới các hình thức khác nhau, mỗi loại đều có các đặc tính vật lý và hóa học của nó.

Ngoài ra, giống như các kim loại bán kim loại khác (hoặc kim loại), một số thuộc tính của bor có tính chất kim loại, trong khi các loại khác lại tương tự như phi kim loại.

Boron có độ tinh khiết cao tồn tại hoặc như là một loại nâu đen vô định hình vô định hình hoặc kim loại tinh thể màu tối, bóng và giòn.

Cực kỳ cứng và chống nóng, boron là một chất dẫn điện kém ở nhiệt độ thấp, nhưng điều này thay đổi khi nhiệt độ tăng lên.

Mặc dù bor kết tinh rất ổn định và không phản ứng với axit, phiên bản vô định hình sẽ dần dần oxi hóa trong không khí và có thể phản ứng dữ dội trong axit.

Trong dạng kết tinh, boron là phần cứng thứ hai trong số các nguyên tố (chỉ có carbon ở dạng viên kim cương) và có một trong những nhiệt độ nóng chảy cao nhất.

Tương tự như carbon, mà các nhà nghiên cứu ban đầu thường nhầm lẫn nguyên tố, boron tạo ra các liên kết cộng hóa trị ổn định khiến cho việc tách biệt là khó khăn.

Nguyên tố số 5 cũng có khả năng hấp thụ một số lượng lớn các neutron, làm cho nó trở thành vật liệu lí tưởng cho thanh điều khiển hạt nhân.

Các nghiên cứu gần đây cho thấy khi làm mát bằng siêu cầu, bo sẽ tạo ra một cấu trúc nguyên tử khác hoàn toàn cho phép nó hoạt động như một chất siêu dẫn.

Tính chất bí ẩn của nguyên tố dẫn Artem Oganox của trường Đại học Stony Brook để nói rằng, "Boron là một yếu tố tâm thần phân liệt, nó là một phần của sự thất vọng hoàn toàn.

Nó không biết nó muốn làm gì.

Lịch sử:

Lịch sử:

Trong khi khám phá ra boron được cho là do các nhà nghiên cứu Pháp và Anh nghiên cứu khoáng chất borat vào đầu thế kỷ 19, người ta tin rằng mẫu nguyên chất của nguyên tố này không được sản xuất cho đến năm 1909.

Các khoáng vật Boron (thường được gọi là borat), đã được con người sử dụng trong nhiều thế kỷ. Việc sử dụng đầu tiên borax (borat natri tự nhiên) là do các thợ thủ công thợ mỏ người Ả Rập đã áp dụng hợp chất như một chất thông lượng để làm sạch vàng và bạc trong thế kỷ thứ 8 sau công nguyên.

Được chiết xuất từ ​​giường muối hồ Tây Tạng và tiến về phía tây qua con đường lụa tới Babylon. Một số bằng chứng cho thấy rằng các thợ thủ công bằng vàng đã sử dụng thông lượng borax cách đây 4000 năm.

Glazes về gốm Trung Quốc từ giữa thế kỷ thứ 3 và 10 cũng được chứng minh là sử dụng hợp chất tự nhiên xảy ra.

Việc phát minh thủy tinh borosilicate ổn định nhiệt vào cuối những năm 1800 cung cấp một nguồn cầu mới cho các khoáng borat. Sử dụng công nghệ này, Corning Glass Works giới thiệu dụng cụ thủy tinh Pyrex vào năm 1915.

Trong những năm sau chiến tranh, các ứng dụng cho boron tăng lên bao gồm nhiều ngành công nghiệp ngày càng mở rộng.

Boric nitride bắt đầu được sử dụng trong mỹ phẩm Nhật Bản, và năm 1951, một phương pháp sản xuất cho sợi boron đã được phát triển.

Các lò phản ứng hạt nhân đầu tiên, đưa ra trên mạng trong thời gian này, cũng sử dụng boron trong thanh điều khiển của họ.

Trên thực tế, ngay sau thảm hoạ hạt nhân Chernobyl năm 1986, 40 tấn hợp chất boron đã được đổ vào lò phản ứng để giúp kiểm soát sự phóng xạ radionuclide.

Vào đầu những năm 1980, việc phát triển các nam châm vĩnh cửu đất hiếm có độ bền cao đã tạo ra một thị trường mới cho nguyên tố. Hơn 70 tấn kim nam châm neodymium-iron-boron (NdFeB) được sản xuất mỗi năm để sử dụng trong mọi thứ từ xe điện đến tai nghe.

Vào cuối những năm 1990, thép boron bắt đầu được sử dụng trong ô tô để tăng cường các cấu trúc, chẳng hạn như thanh an toàn.

Ngay cả trong thế kỷ 21, sự phát triển của các ứng dụng mới cho kim loại bán tiếp tục. Năm 2004, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng khi siêu lạnh và xử lý với áp suất cao, bo sẽ trở thành siêu dẫn, mở ra những khả năng mới trong lĩnh vực siêu máy tính.

Sản xuất:

Mặc dù có hơn 200 loại khoáng borat tồn tại trong lớp vỏ trái đất, chỉ có bốn tài khoản cho hơn 90 phần trăm của việc chiết xuất boron và các hợp chất boron thương mại. Chúng bao gồm tincal, kernite, colemanite, và ulexite.

Để tạo ra một dạng bột boron tương đối tinh khiết, oxit boron có trong khoáng vật được làm nóng bằng magiê hoặc thông lượng nhôm. Việc giảm bớt bột nguyên tố boron đó là khoảng 92 phần trăm tinh khiết.

Bô nguyên chất có thể được sản xuất bằng cách giảm thêm halogenua boron với hydro ở nhiệt độ trên 1500

C (2732

F). Boron có độ tinh khiết cao, cần thiết để sử dụng trong chất bán dẫn, có thể được tạo ra bằng cách phân hủy diborane ở nhiệt độ cao và tạo ra các tinh thể đơn lẻ thông qua khu vực nóng chảy hoặc phương pháp Czolchralski. Theo USGS, hơn sáu triệu tấn khoáng borat được khai thác vào năm 2014. Nguồn borat lớn nhất thế giới là Thổ Nhĩ Kỳ, chiếm hơn một nửa số borates được khai thác mỗi năm. Eti Maden AS thuộc sở hữu nhà nước của Thổ Nhĩ Kỳ điều hành tất cả bốn mỏ quặng boron, phần lớn do colemanite khoáng sản quy định. Hoa Kỳ là nguồn lớn thứ hai trên thế giới của phần tử. Hai công ty, Hoa Kỳ Borax (công ty con sở hữu 100% vốn của Rio Tinto) và Searles Valley Minerals, chiết xuất boron từ các mỏ ở lâu dài ở California. Mỏ Borax Rio Tinto ở Boron, California đã hoạt động liên tục trong hơn 140 năm. Các nguồn khoáng borat khác, ít hơn được trích xuất ở Trung Quốc và Argentina.

Ứng dụng:

Mặc dù mỗi năm có hơn sáu triệu tấn các khoáng chất boron được khai thác, phần lớn chúng được tiêu thụ dưới dạng muối borat, như axit boric và oxit boron, với rất ít chuyển thành nguyên tố boron. Trên thực tế, mỗi năm chỉ tiêu thụ được khoảng 15 tấn boron nguyên tố.

Bề rộng của việc sử dụng các hợp chất bo và boron rất rộng. Một số ước tính rằng có hơn 300 mục đích sử dụng khác nhau của phần tử dưới các hình thức khác nhau của nó.

Năm mục đích sử dụng chính là:

Thủy tinh (ví dụ thủy tinh borosilicate bền nhiệt)

Chất gốm (ví dụ: ngói glazes)

Nông nghiệp (ví dụ: axit boric trong phân bón dạng lỏng).

Chất tẩy rửa (ví dụ: natri perborat trong chất tẩy rửa)

1. Chất tẩy (ví dụ: chất tẩy gia đình và công nghiệp)
2. Mặc dù bor kim loại có rất ít sử dụng, yếu tố này được đánh giá cao trong một số ứng dụng luyện kim. Bằng cách loại bỏ cacbon và các tạp chất khác vì nó liên kết với sắt một lượng nhỏ bo - chỉ một vài phần trên một triệu - được thêm vào thép có thể làm cho nó mạnh hơn bốn lần so với thép cường lực cao trung bình.
3. Thép Boron hiện nay được sử dụng trong nhiều thanh an toàn, dash cross chùm và các bộ phận khác của cấu trúc tự động.
4. Khả năng giải phóng và loại bỏ lớp oxit kim loại của nguyên tố cũng làm cho nó lý tưởng cho các dòng chảy hàn. Boric trichloride loại bỏ nitrides, carbides, và oxit từ kim loại nóng chảy. Và, kết quả là, nó được sử dụng trong sản xuất nhôm, magiê, kẽm và đồng hợp kim.
5. Trong luyện kim bột, sự hiện diện của borua kim loại làm tăng độ dẫn và độ bền cơ học. Trong các sản phẩm sắt, sự tồn tại của chúng sẽ làm tăng khả năng chống ăn mòn và độ cứng, trong khi các hợp kim titan được sử dụng trong khung phản lực và các bộ phận của tuabin tăng cường cơ.

Các sợi Boron, được tạo ra bằng cách lắng đọng thành phần Hydride trên dây vonfram, là những vật liệu cấu trúc nhẹ, thích hợp cho các ứng dụng trong không gian, cũng như các cây gậy và băng kéo cao.

Việc đưa boron vào nam châm NdFeB là rất quan trọng đối với chức năng của nam châm vĩnh cửu cường độ cao được sử dụng trong tuabin gió, động cơ điện và một loạt các thiết bị điện tử.

Sự quyến rũ của Boron đối với hấp thụ neutron cho phép nó được sử dụng trong các thanh điều khiển hạt nhân, lá chắn bức xạ và các máy dò neutron.

Cuối cùng, cacbua boron, chất rắn được biết đến thứ ba, được sử dụng trong sản xuất các áo giáp khác nhau, áo chống đạn cũng như chất mài mòn và bộ phận mòn.

Nguồn:

Chemicool. Boron

URL: // www. chemicool. com / nguyên tố / boron. html

USGS. Thông tin khoáng sản. Boron

_{URL: // minerals. usgs. gov / minerals / pubs / commodity / boron /}

_{Theo dõi Terence trên Google+}