Objav: Joseph Louis Gay-Lussac, Louis Jacques Thénard a Humphry Davy (1808)
Izolácia: Ezekiel Weintraub (1909)
Pomenoval: Humphry Davy
Kľúčové vlastnosti
Atómová hmotnosť
10.81 u
Atómový polomer
85 pm
Hustota
2460 kg/m³
Elektronegativita
2.04
Ionizačná energia
800.6 kJ/mol
Elektrónová afinita
26.989 kJ/mol
História objavenia
Bór pripravili v roku 1808 nezávisle od seba francúzski chemici JOSEPH LOUIS GAY-LUSSAC a LOUIS JACQUES THÉNARD v Paríži a anglický chemik HUMPHRY DAVY v Londýne. Obe skupiny zahrievali kyselinu trihydrogenboritú s draslíkom. Davy už predtým získal malé množstvo bóru elektrolýzou. Bór z týchto pokusov však bol veľmi nečistý.
Čistejší bór pripravil v roku 1892 francúzsky chemik HENRI MOISSAN redukciou oxidu boritého horčíkom. Bór s čistotou nad 99 % vyrobil až v roku 1909 americký chemik EZEKIEL WEINTRAUB, ktorý v elektrickom oblúku redukoval pary chloridu boritého vodíkom.
Názov bór je odvodený od bóraxu, ktorého meno pochádza z arabčiny a perzštiny. Davy prvok najprv nazval boracium, lebo predpokladal, že je to kov. Neskôr ho premenoval na boron, aby sa názov podobal anglickému názvu uhlíka carbon, na ktorý sa bór podobá viac ako na kovy.
Elektrónová konfigurácia
Výskyt v prírode
Zlúčeniny a minerály
Vlastnosti bóru link
Bór je polokov. Kryštalický bór je čierna lesklá látka, ktorá je po diamante druhým najtvrdším prvkom. Topí sa až pri 2076 °C. Je to polovodič – za bežnej teploty vedie elektrický prúd len veľmi slabo. Bór sa pripravuje aj ako hnedý amorfný prášok, ktorý je reaktívnejší.
Kryštalický bór je za bežnej teploty málo reaktívny. Pri vysokej teplote horí na oxid boritý:
\( \ce{4 B + 3 O2 ->[t] 2 B2O3} \)
V zlúčeninách tvorí bór len kovalentné väzby, katión B³⁺ netvorí. Vlastnosťami sa preto viac ako hliníku podobá kremíku.
Prírodný bór obsahuje asi 20 % izotopu bór-10, ktorého jadrá veľmi účinne pohlcujú neutróny. Jadro bóru-10 sa po zachytení neutrónu rozpadne na jadro lítia-7 a časticu α (jadro hélia-4). Izotop bór-11 neutróny takmer nepohlcuje. Spomedzi ľahkých prvkov pohlcuje bór neutróny najviac, preto sa používa v jadrových reaktoroch.
Výskyt a výroba bóru link
Bór je v zemskej kôre málo rozšírený. V prírode sa vyskytuje len viazaný, najmä v boritanoch, ako je bórax, a ako kyselina trihydrogenboritá v minerále sasolín. Najviac boritanov sa ťaží v Turecku, ďalej v USA. Rastliny prijímajú bór z pôdy a bez neho nemôžu správne rásť – je pre ne mikrobiogénnym prvkom. Či ho potrebuje aj človek, sa nepotvrdilo.
Z boritanov sa najprv pripraví kyselina trihydrogenboritá a jej zahrievaním oxid boritý. Jeho redukciou horčíkom vzniká amorfný bór:
\( \ce{B2O3 + 3 Mg ->[t] 2 B + 3 MgO} \)
Čistý kryštalický bór sa získava redukciou bromidu boritého vodíkom pri vysokej teplote:
\( \ce{2 BBr3 + 3 H2 ->[t] 2 B + 6 HBr} \)
Využitie bóru link
Samotný bór sa používa len v malých množstvách, väčšina ťaženého bóru sa spracúva na jeho zlúčeniny. Malá prísada bóru zvyšuje kaliteľnosť ocele – oceľ sa pri kalení vytvrdí do väčšej hĺbky. Nepatrná prímes bóru zvyšuje elektrickú vodivosť kremíka, z ktorého sa vyrábajú polovodičové súčiastky. Bórovými vláknami sa spevňujú ľahké kompozitné materiály, napríklad na súčiastky lietadiel a športové potreby.
Zlúčeniny bóru link
V zlúčeninách má bór oxidačné číslo III. Najdôležitejšie sú jeho zlúčeniny s kyslíkom – oxid boritý, kyselina trihydrogenboritá a jej soli boritany. Hydridy a halogenidy bóru opisuje článok Triely.
Oxid boritý link
Oxid boritý B₂O₃ je biela sklovitá látka, ktorá pohlcuje vlhkosť zo vzduchu. Je to kyslý oxid – s vodou reaguje na kyselinu trihydrogenboritú. Pripravuje sa zahrievaním tejto kyseliny:
\( \ce{2 H3BO3 ->[t] B2O3 + 3 H2O} \)
Oxid boritý je zložkou borosilikátového skla, ktoré ho obsahuje asi 13 %. Takéto sklo sa pri zahriatí len málo rozťahuje, preto znesie prudké zmeny teploty a vyrába sa z neho laboratórne a varné sklo. Oxid boritý sa pridáva aj do smaltov a glazúr.
Kyselina trihydrogenboritá link
Kyselina trihydrogenboritá H₃BO₃, známa aj ako kyselina boritá, je biela kryštalická látka, ktorá tvorí lesklé šupinky. V studenej vode sa rozpúšťa málo, v horúcej lepšie. Je to veľmi slabá jednosýtna kyselina. Pripravuje sa z bóraxu pôsobením silnej kyseliny:
\( \ce{Na2B4O7 + H2SO4 + 5 H2O -> 4 H3BO3 + Na2SO4} \)
Jej 3 % vodný roztok je bórová voda, ktorá sa dlho používala na dezinfekciu kože aj na vyplachovanie očí. Kyselina trihydrogenboritá sa však vstrebáva do tela a môže poškodiť plodnosť a vývoj plodu. Bórová voda je preto dnes určená len na kožu, nie na veľké poškodené plochy, a nesmú ju používať deti mladšie ako 10 rokov.
Bór pohlcuje neutróny, preto sa kyselina trihydrogenboritá pridáva do chladiacej vody jadrových reaktorov. Zmenou jej koncentrácie sa riadi, koľko neutrónov ostane na štiepenie uránu, a tým aj rýchlosť štiepnej reakcie.
Bórax link
Bórax, dekahydrát tetraboritanu disodného Na₂B₄O₇·10H₂O, je najznámejší minerál bóru. Je to biela kryštalická látka, ktorá sa dobre rozpúšťa vo vode. Jej roztok reaguje zásadito, lebo bórax je soľ veľmi slabej kyseliny a silnej zásady. Pri zahrievaní bórax stráca kryštálovú vodu, napučiava a nakoniec sa roztopí na číru sklovitú hmotu.
Roztavený bórax rozpúšťa oxidy kovov, preto sa používa ako tavidlo pri spájkovaní a zváraní – očistí povrch kovu od oxidov. Je surovinou na výrobu skla, smaltov a glazúr, pridáva sa do pracích a čistiacich prostriedkov a do hnojív ako zdroj bóru pre rastliny.
Nitrid boritý a karbid bóru link
Nitrid boritý BN vzniká reakciou bóru s dusíkom pri vysokej teplote. Existuje v dvoch modifikáciách, ktoré sa podobajú modifikáciám uhlíka. Šesťuholníková modifikácia má vrstevnatú štruktúru ako grafit, preto sa nazýva aj anorganický grafit. Je biela, mäkká a používa sa ako mazivo. Kubická modifikácia má štruktúru diamantu a je takmer taká tvrdá ako diamant, preto sa z nej vyrábajú brúsne a rezné nástroje.
Karbid bóru B₄C je jedna z najtvrdších látok. Používa sa ako brúsivo a na pancierové platne do ochranných viest. Bór v ňom pohlcuje neutróny, preto sa z karbidu bóru vyrábajú aj regulačné tyče jadrových reaktorov.
