硼的特性
硼的原子序数为5,元素符号为B,相对于原子质量为10.811。硼在元素周期表中Ⅲ在金属和非金属之间的物质中,A族(硼族元素)中唯一的非金属元素被归类为准金属,又称半金属元素。
硼是黑色或银灰色的固体,晶体硼是黑色的。硼是一种坚韧的元素,其晶体形式非常坚硬,硬度仅次于金刚石,质地脆。非常耐热。硼是室温下导电性差的导电体,但在较高温度下,硼的导电性显著提高。
2076℃单质硼熔点。沸点3927℃。晶态硼比较惰性,无定形硼比较活泼。单质硼的硬度与金刚石相似,室温为弱导体;高温为良导体。硼的化学性质与铝相似,由于三氧化二硼膜的形成,容易被空气氧化,阻碍了内硼的持续氧化。硼是动植物生长所必需的微量元素,参与核糖核酸的形成。硼在矿物质和激素代谢、炎症代谢和骨骼发育中发挥着重要作用。硼砂、硼酸等硼及其衍生产品是冶金、化工、核工业、医药等重要原料。
硼的发现
美国化学家的西结-温特劳布(Ezekiel Weintraub)
英国化学家戴维,1808年(Humphry Davy)电解发现钾后不久,硼酸与钾在氢气中发生反应,得到了一种粉末物质。他评论说,这种物质“不透明,深橄榄色,非常脆弱。”
同年,法国化学家盖·吕萨克(Joseph L.Gay Lussac)和泰纳(L.J.Thénard)用金属钾还原无水硼酸制成的单质硼。他们认为它具有硫和磷的共同特征,并将其命名为bore(原意为“焊剂”)。
事实上,双方都没有生产纯硼,他们的样品纯度只有60%左右。
1909年,以西结-温特劳布为美国化学家(Ezekiel Weintraub)用氢还原卤化硼,生产纯度99%的纯硼。
美国化学家的西结-温特劳布(Ezekiel Weintraub)
前后花了100多年时间,从分解硼到制备纯硼。
硼的来源
硼矿
硼约占地壳的0.001%。它在自然界中的主要矿石是硼砂和白硼钙石。中国西藏自治区的许多硼盐湖在蒸发和干燥后积累了大量硼砂晶体。硼在自然界中的含量相当丰富。自然生产的硼砂(Na2B4O7·10H2O)在中国古代被用作药物,称为蓬砂或盆砂,可以从西藏传播到印度,然后从印度传播到欧洲。
硼在生命中的作用
硼是一种广泛使用的元素,与我们的生活密切相关。
硼是形成核糖核酸的必需品,核糖核酸是生命的重要基本组成部分。夏威夷大学的研究员詹姆斯·斯蒂芬森说:“硼可能对地球上生命的起源非常重要,因为它可以稳定核酸,核酸是核糖核酸的重要组成部分。在早期生活中,核糖核酸被认为是脱氧核糖核酸的信息前体。”
硼是维持骨骼健康和钙、磷、镁正常代谢所需的微量元素之一。硼的缺乏会加重维生素C的缺乏,改善大脑功能和反应能力。它也是运动员不可缺少的营养物质——强化肌肉。
大多数人不缺硼,老年人可以适当摄入。
科学界对硼的吸收和代谢了解不够。硼在饮食中容易吸收,大部分由尿液排出。它们与血液中的氧气结合,为H₃BO₃或B(OH)₄-,硼酸与有机化合物羟基形成无机酯。动物和人类血液中硼的含量很低,这与饮食中镁的摄入量有关。当镁摄入量较低时,血液中硼的含量就会增加。硼可以在骨骼中积累,但目前还不清楚它是什么形式。
硼也是许多植物特有的必需元素,缺硼时,花药和花丝萎缩,花粉发育不良。油菜和小麦的“花而不实”现象与植物硼酸缺乏有关。缺硼时,根尖和茎尖的生长点停止生长,大量发生侧根和侧芽,然后死亡后侧根和侧芽的生长点,形成簇状。甜菜褐腐病、马铃薯卷叶病、苹果缩果病都是缺硼引起的。
硼的工业作用
高硼硅玻璃具有很强的耐热性。将玻璃从冰箱中取出,立即加入沸腾的热水。玻璃不会破裂,-20℃~120℃没问题,可以直接在微波炉中加热,明火干烧20分钟也没问题。但是这种玻璃制品的价格相对较高。
氮化硼具有良好的热稳定性和化学稳定性,因此在高温设备中使用氮化硼陶瓷。
硼砂(Na₂B₄O₇·10H₂O)玻璃纤维用作清洁剂、软化剂、杀虫剂、除草剂和消毒剂。
硼酸(H₃BO₃)它是一种非常脆弱的酸,具有杀菌作用,可作为眼药水、防腐剂、阻燃剂。
硼是NIB磁铁(钕磁铁是钕、铁、硼制成的永久磁铁)中不可缺少的元素。NIB磁铁是一种非常强大的磁铁,用于计算机、手机、医疗设备、玩具、电机、风力涡轮机和音频系统。
晶体硼和氧化硼都很硬,前者用来制作切削工具和钻头,后者用来制作人造宝石。
硼被称为“金属材料的维生素”。炼钢时,将万分之几的硼掺入钢水中,可以代替钼、铬、镍等贵金属制成不锈钢,强度更好,机械性能优异;将万分之几的硼掺入铜或铝的熔液中,可以提高两者的导电性。
用于制作火箭喷嘴、高温轴承、高温电极和电触点的金属硼化物陶瓷。
单质硼是原子能工业中的高效中子吸收剂。氟化硼用于制造核反应堆计数器,硼与铝合金混合制造中子屏蔽材料。硼烷可作为航天工业中火箭的燃料,三乙基硼可作为火箭推进剂。
钕铁硼磁性材料用于制造电子计算机磁盘驱动器、办公自动化设备的小型电机、视频相机和视频设备的电机,以及音频扬声器和医学磁共振成像系统。
碳化硼和氮化硼可生产耐高温、耐腐蚀的陶瓷和陶瓷纤维,用于航空航天和汽车工业,以及宝石、刀具、轴承、喷砂嘴和防弹材料的加工。硼酸锌纤维绝缘材料不仅可用作防火阻燃剂,还可用于漂白和媒体染色。
硼的害处
目前认为微量硼无毒,过量有毒。医用硼砂有毒。如果人体摄入过多,会导致多器官积累性中毒。
目前,硼酸和硼砂已被包括中国在内的许多国家列为禁止添加食品添加剂,但仍有一些食品制造商非法添加,用于防腐或改变食品弹性、脆性,以获得更好的味道来吸引消费者,如豆腐、豆腐、牛(鱼)肉丸、蛋糕、面条、米粉等。
此外,一些消费品,如市场上销售的一系列软泥儿童玩具——“史莱姆”泥,、“水晶泥”、“假水”等,一些非法企业加入硼砂,硼砂可以使水晶泥看起来明亮有弹性,对水晶泥的合成非常重要。医生说,硼砂毒性高,2-3克剂量会导致婴儿死亡。增加了儿童暴露在过量硼中的健康风险。
因此,在购买上述食品或消费品时,选择正规厂家生产的合格产品,避免购买“三无”产品,是消费者降低暴露风险的有效途径。如果孩子的手受损,请不要让孩子玩这种玩具。玩完后一定要及时洗手。

