» » Свойства и применение бора
28.04.2015

Свойства элементарного бора

Более или менее чистый элементарный бор был получен в последние 30 лет, но данные по физическим и химическим свойствам бора накапливались в течение 150 лет и устанавливались на образцах, далеко не соответствующих понятию «чистый». Поэтому многие литературные данные о свойствах бора далеки от действительности и могут представить лишь исторический интерес. Так, например, до сих пор часто указывают, что бор в порошке имеет коричневый цвет, хотя в действительности он черного цвета вне зависимости от модификации.
Однако расхождение данных о физико-химических свойствах бора не всегда можно отнести за счет чистоты исследуемого образца, В ряде случаев недостоверность экспериментальных данных является следствием не учтенной экспериментатором специфики свойств бора: многообразце его структурных форм, склонности к образованию многоатомных молекул и соединений с различной химической связью и др.
Наиболее достоверные данные по важнейшим физико-химическим свойствам бора приведены в табл. 1.
Свойства и применение бора

На внешней орбите атома бора имеется три электрона, Поэтому валентность бора должна быть равна трем, что и имеет место в большинстве его валентных соединений с другими элементами. В обычных условиях элементарный бор характеризуется весьма слабой химической активностью, которая в значительной степени зависит от его модификации, размера частиц и структуры. Так, например, аморфный бор окисляется в борный ангидрид, хотя и очень медленно, при обычной температуре и воспламеняется при нагревании выше 800°; в тех же условиях газовой среды кристаллический бор устойчив при более высокой температуре.
С серой бор взаимодействует при температуре выше 600° с образованием сульфида.
С селеном бор вступает в реакцию при температуре плавления селена с образованием селенида. Эта реакция идет относительно вяло. Из элементов V основной группы взаимодействуют с бором только азот и фосфор, при этом образуются нитрид и фосфиды бора. Реакция начинается при температуре выше 900°, но с практически приемлемой скоростью течет при температуре выше 1200°. В пределах этих температур не отмечалось взаимодействия бора с мышьяком и сурьмой/
Из элементов IV группы бор вступает во взаимодействие с достаточной скоростью с углеродом при температуре выше 1300°, а с кремнием — выше 1000°; образуются соответственно карбиды и силициды бора.
Бор реагирует с фтором, хлором и бромом. Взаимодействие бора с фтором имеет место даже при комнатной температуре, с хлором — при температурах около 400°, а с бромом — при 700° и сопровождается значительным выделением тепла. В результате реакции образуются соответствующие галогениды бора. Из галогенидов водорода реагирует с бором только фторид при температуре около 700° с образованием фторида бора и свободного водорода; в водных же растворах галоидоводородные кислоты совершенно не взаимодействуют с бором как на холоду, так и при кипячении.
Элементарный бор при повышенной температуре энергично восстанавливает почти все элементы из их кислородных соединений
Применение

Бор не обладает пластическими свойствами при обычной температуре. Поэтому до недавнего времени основной областью применения бора была металлургия, где он использовался как раскислитель, дегазатор или декарбидизатор и реже как легирующая присадка сплавов. Однако с развитием новых отраслей техники — ядерной энергетики, радиоэлектроники, реактивной техники и др.— бор и ряд его соединений начинают находить широкое применение. В ядерной энергетике бор и его соединения с углеродом, азотом и кислородом находят применение в качестве замедлителей ядерных процессов, а также поглотителей тепловых нейтронов.
В радиоэлектронике, по видимому, найдут применение полупроводниковые свойства бора особо высокой чистоты и некоторые его соединения, например фосфиды.
В реактивной технике используются два свойства бора:
1) способность образовывать устойчивые бориды с рядом металлов; с добавкой боридов или на их основе создан ряд сплавов, способных работать при высокой температуре;
2) малый атомный вес и высокий тепловой эффект сгорания бора, позволяющие применять его в качестве добавки к горючему. Имеются указания о том, что бор находит применение для создания борированных поверхностей деталей, работающих на истирание в тяжелых условиях.
Можно думать, что дальнейшие исследования свойств бора и соединений его с другими элементами откроют новые области применения.