化学元素 硼

元素序号：5

元素符号：B

元素名称：硼

元素原子量：10.81

元素类型：非金属

发现人：戴维、盖吕萨克、泰纳 发现年代：1808年

发现过程：

1808年，英国的戴维和法国的盖吕萨克、泰纳，用钾还原硼酸而制得硼。

元素描述：

它是最外层少于4个电子的仅有的非金属元素。其单质有无定形和结晶形两种。前者呈棕黑色到黑色的粉末。后者呈乌黑色到银灰色，并有金属光泽。硬度与金刚石相近。无定形的硼密度2.3克/厘米3，（25-27℃）；晶形的硼密度2.31克/厘米3，熔点2300℃，沸点2550℃，化合价3。在室温下无定形硼在空气中缓慢氧化，在800℃左右能自燃。硼与盐酸或氢氟酸，即使长期煮沸，也不起作用。它能被热浓硝酸和重铬酸钠与硫酸的混合物缓慢侵蚀和氧化。过氧化氢和过硫酸铵也能缓慢氧化结晶硼。上述试剂与无定形硼作用激烈。与碱金属碳酸盐和氢氧化物混合物共熔时，所有各种形态的硼都被完全氧化。氯、溴、氟与硼作用而形成相应的卤化硼。约在600℃硼与硫激烈反应形成一种硫化硼的混合物。硼在氮或氨气中加热到1000℃以上则形成氮化硼，温度在1800-2000℃是硼和氢仍不发生反应，硼和硅在2000℃以上反应生成硼化硅。在高温时硼能与许多金属和金属氧化物反应，生成金属硼化物。

元素来源：

制备方法有：硼的氧化物用活泼金属热还原；用氢还原硼的卤化物；用碳热还硼砂；电解熔融硼酸盐或其他含硼化合物；热分解硼的氢化合物上述方法所得初产品均应真空除气或控制卤化，才可制得高纯度的硼。

元素用途：

由于硼在高温时特别活泼，因此被用来作冶金除气剂、锻铁的热处理、增加合金钢高温强固性，硼还用于原子反应堆和高温技术中。棒状和条状硼钢在原子反应堆中广泛用作控制棒。由于硼具有低密度、高强度和高熔点的性质，可用来制作导弹的火箭中所用的某些结构材料。硼的化合物在农业、医药、玻璃工业等方面用途很广。

元素辅助资料：

硼元素的作用

硼（B）是一种化学元素，具有多种重要的作用。下面是硼元素的一些详细作用：

1.植物生长和发育：硼对植物的生长和发育至关重要。它参与细胞壁的形成和维持，促进植物细胞的分裂和伸长。硼还对植物的根系发育、花粉萌发和果实发育等过程起调节作用。植物缺乏硼会导致根系变短、叶片变形、花粉不发育和果实畸形等问题。

2.骨骼健康：硼对人体骨骼的健康发挥着重要作用。它参与钙、镁和维生素D等骨骼所需的营养物质的吸收和利用，有助于骨骼的形成和维持。适量的硼摄入可以促进骨密度增加，预防骨质疏松症。

3.碳水化合物代谢：硼参与调节人体内碳水化合物的代谢过程。它可以增加胰岛素的效果，提高细胞对葡萄糖的摄取和利用能力，维持血糖平衡。

4.核反应堆中的控制材料：硼化合物广泛用于核反应堆中的控制材料。硼的同位素硼-10（10B）对中子具有很强的吸收能力，可以用于控制核反应堆中的中子流量，维持核反应的稳定。 5.玻璃和陶瓷工业：硼在玻璃和陶瓷工业中有重要应用。硼化合物（如硼酸）可以增加玻璃和陶瓷的硬度、耐热性和耐腐蚀性，改善其物理和化学性质。

6.高能燃料：硼化合物被广泛应用于高能燃料的制备，如固体火箭燃料和炸药。硼化合物在这些应用中具有高能量密度和良好的氧化还原性能。

总的来说，硼在植物生长、骨骼健康、碳水化合物代谢和核工业等方面具有重要的作用。此外，硼在材料科学、能源和化工领域也有广泛的应用。

硼族元素及其化合物

一、硼的性质

硼（Boron）是一种族IIIb的元素，在化学元素周期表中第五位，原子序数为5，原子质量为10.81、硼元素是一种半金属元素，具有金属质地，保持着类似硅的结构。硼具有极强的抗氧化、加热稳定性、腐蚀性，使其有着优良的电性能，适用于电子设备中的导电成份，还拥有稳定的介电性能，是线路板制作的上佳材料。

二、硼的化合物

（1）氢氧化硼

氢氧化硼（H₂BO₃）是硼元素的最常见的化合物。它是一种无色粉末状的晶体，熔点为350℃，有特殊的稀酸味，非常溶于水，但在碳酸钠、碳酸氢钠水溶液中极难溶解。氢氧化硼是一种电解质，是用作电缆、电池和电磁浮动的主要材料。

（2）硼酸

硼酸（HBO₂）是硼的重要的化合物之一，其有机半氧化物的形式为H₃BO₃，通常以白色粉末的形式存在，溶于水，不溶于二氯甲烷，拥有特殊的稀酸性味道。硼酸有着广泛的应用，主要用作农药、洗涤剂、轻工业中制作消光剂、染料、防腐剂和焊条等。

（3）硼酸钠

硼酸钠（Na₂B₂O₄·2H₂O）是一种水溶性的硼酸盐，主要用作染料、洗涤剂、消光剂、增塑剂、绝缘剂、涂料等。

硼是一种典型的非金属元素。硼在自然界中只以化合物形式存在，但在地壳中分散状态的硼却分布广泛，而且是地表水、地下水、岩浆喷气、矿泉水和所有岩层的气液包裹体中所具有的元素。

硼也是非常分散的、典型的亲石元素，广泛分布于各种成因、不同类型的岩石中。

硼矿物几乎在地质旋回的所有阶段都可以形成，从岩浆作用到表生作用，在内生条件和外生条件下均可以形成工业富集。

硼矿是一种用途广泛的化工原料矿物。它主要用于生产硼砂和硼酸以及元素硼。硼在玻璃、冶金、医药、搪瓷、油漆、日用化工、农业以及国防尖端工业等部门都是不可缺少的。因此，硼资源的开发、利用，对于现代工业的发展，具有越来越重要的作用。

一、 矿物原料特点

世界上含硼矿物很多，根据含硼矿物的化学组成，可将其分为三类：硼硅酸盐矿物、硼铝硅酸盐矿物和硼酸盐矿物。其中，硼硅酸盐矿物主要是硅钙硼石和赛黄晶；硼铝硅酸盐矿物主要有电气石和斧石。这两类硼矿物中，除了硅钙硼石尚具有工业价值外，其他或是难以加工，或因未大量聚集成工业矿床而意义不大。目前，作为硼工业原料的主要是第三类——硼酸盐矿物。这类矿物有100多种，但作为工业硼资源开发利用的仅有10余种，如天然硼砂、遂安石、硼镁石、硬硼钙石、天然硼酸、钠硼解石、柱硼镁石等。在中国，硼镁石、遂安石、硼镁铁矿、硼砂、钠硼解石、柱硼镁石等均可形成大、中型矿床。下面分别简介一下几种主要硼酸盐矿物的物理、化学性能。

硼镁石 Mg2［B2O4(OH)］(OH)：B2O3 的理论含量为41.38%；呈纤维状、板状、柱状晶形；具有丝绢光泽；颜色有白、灰、浅黄色；密度为2.62～2.75 g/cm3，莫氏硬度3～4，不溶于水。

硼镁铁矿（Mg·Fe)3 Fe［BO3］O2：B2O3 的理论含量17.83% ；形态有针状、柱状、纤维状、短柱状-粒状集合体等多种晶形；具有珍珠、金刚光泽；颜色有黑色和黑绿色；密度为3.6～4.7 g/cm3；莫氏硬度5.5～6；不溶于水。