元素周期表第五元素「硼」

2020-12-11 騰訊網

硼元素屬於第Ⅲ族(類)主族元素,符號B,原子序數5,熔點2180℃,沸點3650℃,分子量10.81,

1808年,英國化學家戴維在用電解的方法發現鉀後不久,又用電解熔融的三氧化二硼的方法製得棕色的硼,同年法國化學家蓋·呂薩克和泰納用金屬鉀還原無水硼酸製得單質硼。實際上,他們都沒有生產出純淨的硼元素,而極純的硼幾乎不可能獲得。

直至1981年,人們才認識到硼不僅是植物,也且是動物與人類所必須的元素。

硼約佔地殼組成的0.001%,它在自然界中主要礦石是硼砂和白硼鈣石等。中國西藏自治區許多含硼鹽湖,蒸發乾涸後有大量硼砂晶體堆積。

硼在自然界中的含量相當豐富。天然產的硼砂(Na B O ·10H O),在中國古代就已作為藥物,叫做蓬砂或盆砂,可能是從西藏傳到印度,再從印度傳到歐洲去的。

單質硼為黑色或深棕色粉末,在空氣中氧化時由於三氧化二硼膜的形成而阻礙內部硼繼續氧化。常溫時能與氟反應,不受鹽酸和氫氟酸水溶液的腐蝕。硼不溶於水,粉末狀的硼能溶於沸硝酸和硫酸,以及大多數熔融的金屬如銅、鐵、錳、鋁和鈣。

單質硼

硼在常溫時為弱電導體,而在高溫時導電良好。單質硼有多種同素異形體,無定形硼為棕色粉末,晶體硼呈灰黑色。單質硼的硬度近似於金剛石,有很高的電阻,但它的導電率卻隨著溫度的升高而增大。晶態硼較惰性,無定形硼則比較活潑。硼共有14種同位素,其中只有兩個是穩定的。室溫時為弱導電體;高溫時則為良導體。在自然界中主要以硼酸和硼酸鹽的形式存在。

高溫下B能與N 、O 、S、X 等單質反應,例如它能在空氣中燃燒生成B O 和少量BN,在室溫下即能與F 發生反應,但它不與H 、稀有氣體等作用。B能從許多穩定的氧化物(如SiO ,P O ,H O等)中奪取氧而用作還原劑。例如在赤熱下,B與水蒸氣作用生成硼酸和氫氣:2B+6H O=高溫=2H BO +3H ,高溫下硼幾乎能與所有的金屬反應生成金屬硼化物。它們是一些非整比化合物,組成中B原子數目越多,其結構越複雜。

硼元素是核糖核酸形成的必需品,而核糖核酸是生命的重要基礎構件。夏威夷大學宇航局天體生物學研究所的博士後研究員詹姆斯-史蒂芬森稱:「硼對於地球上生命的起源可能很重要,因為它可以使核酸穩定,核酸是核糖核酸的重要成分。在早期生命中,核糖核酸被認為是脫氧核糖核酸的信息前體。硼是一種用途廣泛的化工原料礦物,主要用於生產硼砂、硼酸和硼的各種化合物以及元素硼,是冶金、建材、機械、電器、化工、輕毛、核工業、醫藥、農業等部門的重要原料。

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