โบรอนโลหะ | คุณสมบัติประวัติความเป็นมาการผลิตและการใช้

โบรอนเป็นโลหะกึ่งแข็งที่ทนต่อความแข็งและทนความร้อนได้ดีในหลายรูปแบบและมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสารประกอบเพื่อทำทุกอย่างตั้งแต่สารฟอกขาวและแก้วไปจนถึงเซมิคอนดักเตอร์และปุ๋ยเกษตร

คุณสมบัติ:

• สัญลักษณ์อะตอม: B
• จำนวนอะตอม: 5
• หมวดหมู่ของธาตุ: Metalloid
• ความหนาแน่น: 2. 08g / cm3
• จุดหลอมเหลว: 3769 ° F (2076 ° C)
• จุดเดือด: 7101 ° F (3927 ° C)
• ความแข็งของ Moh: ~ 9 5

- ลักษณะ:

ธาตุโบรอนเป็นโลหะกึ่งอโลหะซึ่งหมายความว่าธาตุตัวเองสามารถอยู่ในรูปแบบที่แตกต่างกันซึ่งแต่ละตัวมีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของตัวเอง

นอกจากนี้เช่นโลหะกึ่งกึ่ง (metalloids) อื่น ๆ คุณสมบัติของโบรอนบางชนิดมีลักษณะเป็นโลหะในขณะที่โลหะอื่น ๆ มีลักษณะคล้ายกับโลหะที่ไม่ใช่โลหะ

โบรอนมีความบริสุทธิ์สูงมีอยู่ในรูปของสีน้ำตาลเข้มหรือผงสีดำสนิม

ยากมากและทนต่อความร้อนโบรอนเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ไม่ดีในอุณหภูมิต่ำ แต่จะมีการเปลี่ยนแปลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น

ในขณะที่โบรอนผลึกมีเสถียรภาพมากและไม่มีปฏิกิริยากับกรดอะมิโนฟอสเฟตจะค่อยๆออกซิไดซ์ในอากาศและสามารถทำปฏิกิริยารุนแรงกับกรดได้

ในรูปผลึกโบรอนเป็นธาตุที่แข็งที่สุดในบรรดาธาตุทั้งสองชนิด (อยู่เบื้องหลังคาร์บอนเท่านั้นในรูปเพชร) และมีอุณหภูมิหลอมละลายที่สูงที่สุดแห่งหนึ่ง

คล้ายคลึงกับคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งนักวิจัยต้นมักเข้าใจผิดว่าธาตุโบรอนสร้างพันธะโควาเลนต์ที่มีเสถียรภาพซึ่งทำให้ยากที่จะแยกออกได้

ธาตุหมายเลขห้ามีความสามารถในการดูดซับนิวตรอนจำนวนมากทำให้เป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับแท่งควบคุมนิวเคลียร์

การวิจัยเมื่อเร็ว ๆ นี้แสดงให้เห็นว่าเมื่อมีการระบายความร้อนด้วยความร้อนโบรอนยังก่อให้เกิดโครงสร้างอะตอมที่แตกต่างกันออกไปซึ่งทำให้สามารถทำหน้าที่เป็นสารตัวนำยิ่งยวด

ความลึกลับของธาตุทำให้ Artem Oganox จาก Stony Brook University กล่าวว่า "โบรอนเป็นองค์ประกอบของอาการจิตเภทซึ่งเป็นองค์ประกอบของความไม่พอใจอย่างสมบูรณ์

ไม่รู้ว่าจะทำอะไรดีผลลัพธ์คืออะไร

ประวัติ:

History:

ในขณะที่การค้นพบโบรอนเป็นผลมาจากทั้งนักเคมีชาวฝรั่งเศสและอังกฤษที่กำลังค้นคว้าแร่ธาตุโบแรตในช่วงศตวรรษที่ 19 เชื่อกันว่าเป็นตัวอย่างที่บริสุทธิ์ของธาตุที่ผลิตไม่ได้จนกว่า 1909

แร่โบรอน (มักเรียกว่าโบรอน) เป็นที่มาของมนุษย์มานานหลายศตวรรษแล้ว การใช้ครั้งแรกของโบรอน (โซเดียม borate ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ) คือชาวอาหรับผู้ทรงใช้สารประกอบเป็นฟลักซ์เพื่อชำระทองและเงินในศตวรรษที่ 8

สกัดจากทะเลสาบทิเบตทะเลสาบเกลือและดำเนินการทางตะวันตกข้ามถนนผ้าไหมไปยังบาบิโลน หลักฐานบางอย่างแสดงให้เห็นว่า goldsmiths ใช้ฟลักซ์บอแรกซ์เร็วที่สุดเมื่อ 4000 ปีก่อน

Glazes เกี่ยวกับเซรามิคจีนตั้งแต่วันที่ 3 ถึง 10 ศตวรรษก่อนคริสต์ศักราชก็ยังแสดงให้เห็นถึงการใช้สารประกอบที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ

การประดิษฐ์แก้ว borosilicate ที่ทนความร้อนได้ในช่วงปลายทศวรรษ 1800 ทำให้เป็นแหล่งแร่ใหม่ของแร่โบแรต การใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีนี้ Corning Glass Works ได้นำเครื่องแก้วแก้ว Pyrex มาใช้ในปี พ.ศ. 2458

ในช่วงหลังสงครามโลกครั้งที่สองการใช้โบรอนได้เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

โบรอนไนไตรด์เริ่มใช้ในเครื่องสำอางญี่ปุ่นและในปี พ.ศ. 2494 ได้มีการพัฒนาวิธีการผลิตเส้นใยโบรอน

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เครื่องแรกที่เข้ามาใช้งานในช่วงเวลานี้ยังใช้โบรอนในแท่งควบคุม

ในความเป็นจริงในเหตุการณ์นิวเคลียร์เชอร์โนบิลเมื่อปีพ. ศ. 2529 สารประกอบโบรอน 40 ตันถูกทิ้งลงบนเครื่องปฏิกรณ์เพื่อช่วยในการควบคุมการปล่อยกัมมันตรังสี

ช่วงต้นทศวรรษที่ 1980 การพัฒนาแม่เหล็กถาวรที่มีความแข็งแรงสูงได้สร้างตลาดใหม่ที่มีขนาดใหญ่ขึ้น ตอนนี้มีการผลิตแม่เหล็ก neodymium-iron-boron (NdFeB) มากถึง 70 เมตริกตันทุกปีเพื่อใช้ในทุกอย่างตั้งแต่รถยนต์ไฟฟ้าไปจนถึงหูฟัง

ในปลายทศวรรษที่ 1990 เหล็กโบรอนเริ่มใช้ในรถยนต์เพื่อเสริมสร้างส่วนประกอบโครงสร้างเช่นแถบความปลอดภัย

แม้ในศตวรรษที่ 21 การพัฒนาด้านการใช้โลหะกึ่งโลหะยังคงดำเนินต่อไป ในปี 2547 นักวิจัยค้นพบว่าเมื่อซุปเปอร์ระบายความร้อนและรับการรักษาด้วยความดันสูงโบรอนจะกลายเป็นตัวนำยิ่งยวดและเปิดโอกาสใหม่ ๆ ในขอบเขตของการประมวลผลแบบซุปเปอร์คอมพิวติ้ง

การผลิต:

ถึงแม้จะมีแร่ธาตุ borate มากกว่า 200 ชนิดอยู่ในเปลือกโลก แต่ก็มีเพียงแค่บัญชีมากกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ของการสกัดโบรอนและโบรอนในเชิงพาณิชย์ เหล่านี้ ได้แก่ tincal, kernite, colemanite และ ulexite

ในการผลิตผงโบรอนที่ค่อนข้างบริสุทธิ์โบรอนออกไซด์ที่มีอยู่ในแร่จะถูกให้ความร้อนด้วยแมกนีเซียมหรืออลูมิเนียมฟลักซ์ การลดลงทำให้เกิดผงโบรอนธาตุที่มีความบริสุทธิ์ประมาณ 92 เปอร์เซ็นต์

โบรอนที่บริสุทธิ์สามารถผลิตได้โดยการลดทอนโบรอนเฮไลด์กับไฮโดรเจนในอุณหภูมิที่สูงกว่า 1500

C (2732 ° F) โบรอนความบริสุทธิ์สูงที่จำเป็นสำหรับการใช้ในเซมิคอนดักเตอร์สามารถทำได้โดยการสลายตัวของไดบีออนที่อุณหภูมิสูงและสร้างผลึกเดี่ยวขึ้นโดยการหลอมโซนหรือวิธี Czolchralski ตามข้อมูล USGS แร่ธาตุ borate กว่า 6 ล้านเมตริกถูกขุดขึ้นในปี 2014 แหล่งที่ใหญ่ที่สุดในโลกของ borates คือตุรกีซึ่งเป็นแหล่งแร่ธาตุ borates มากกว่าครึ่งหนึ่งที่ขุดได้ในแต่ละปี Eti Maden AS ของตุรกีดำเนินกิจการเหมืองแร่โบรอนทั้ง 4 ประเทศซึ่งส่วนใหญ่กำหนดโดยเหมืองถ่านหิน Coilmanite

สหรัฐอเมริกาเป็นแหล่งที่ใหญ่เป็นอันดับสองของโลกของธาตุ บริษัท สองแห่งคือ US Borax (บริษัท ในเครือของ Rio Tinto) และ Searles Valley Minerals แยกสารโบรอนออกจากเหมืองที่สร้างขึ้นมายาวนานในรัฐแคลิฟอร์เนีย เหมือง Borax ของ Rio Tinto ในโบรอนมลรัฐแคลิฟอร์เนียดำเนินกิจการมาอย่างต่อเนื่องมานานกว่า 140 ปี

แหล่งแร่ธาตุอื่น ๆ ในบราซิลและอาร์เจนตินามีแหล่งแร่น้อยกว่า

การใช้งาน:

ในขณะที่แร่ธาตุที่มีธาตุโบรอนถูกขุดขึ้นกว่าหกล้านเมตริกตันในแต่ละปีส่วนใหญ่จะถูกใช้เป็นเกลือ borate เช่นกรดบอริกและโบรอนออกไซด์ที่มีการเปลี่ยนเป็นธาตุน้อยมาก โบรอน. ในความเป็นจริงมีการใช้ธาตุโบรอนธาตุเพียงประมาณ 15 เมตริกตันในแต่ละปี

ความกว้างของการใช้สารโบรอนและโบรอนมีความกว้างมาก บางคนคาดการณ์ว่ามีองค์ประกอบการใช้งานที่แตกต่างกันมากกว่า 300 แบบในรูปแบบต่างๆ

การใช้งานที่สำคัญห้าประการคือ

แก้ว (เช่นแก้วที่ทนต่อความร้อนสูง)

เซรามิค (เช่นกระเบื้องเคลือบ)

1. การเกษตร (เช่นกรด boric ในปุ๋ยที่เป็นของเหลว)
2. ผงซักฟอก (เช่นผงซักฟอกโซเดียมในผงซักฟอกซักผ้า)
3. สารชะล้าง (เช่นขูดคราบสกปรกในครัวเรือนและอุตสาหกรรม)
4. แม้ว่าโบรอนโลหะมีการใช้น้อยมาก แต่ธาตุนี้มีมูลค่าสูงในงานทางโลหะหลายประเภท การขจัดสิ่งสกปรกคาร์บอนและสิ่งเจือปนอื่น ๆ ที่เป็นพันธะกับเหล็กจำนวนมากโบรอนเพียงไม่กี่ส่วนต่อล้านที่เพิ่มเข้ากับเหล็กทำให้เหล็กกล้าแรงสูงถึงสี่เท่า
5. เหล็กโบรอนใช้ในแถบความปลอดภัยรีบคานและชิ้นส่วนอื่น ๆ ที่มีโครงสร้างเป็นอย่างดี

ความสามารถในการละลายและกำจัดฟิล์มโลหะออกไซด์ของ element จะทำให้เหมาะสำหรับการเชื่อมของเหลว โบรอนไตรคลอไรด์จะกำจัดไนไตรด์คาร์ไบด์และออกไซด์ออกจากโลหะหลอมเหลว และเป็นผลให้ใช้ในการทำอลูมิเนียมแมกนีเซียมสังกะสีและทองแดงอัลลอยด์

ในโลหะผงการปรากฏตัวของโลหะ borides ช่วยเพิ่มการนำไฟฟ้าและความแข็งแรงทางกล ในผลิตภัณฑ์เหล็กการดำรงอยู่ของพวกเขาจะเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนและความแข็งในขณะที่โลหะผสมไททาเนียมที่ใช้ในโครงเครื่องบินและชิ้นส่วนกังหัน borides จะเพิ่มความแข็งแรงทางกล

เส้นใยโบรอนที่ทำจากการวางองค์ประกอบของไฮไดรด์บนลวดทังสเตนมีความแข็งแรงวัสดุโครงสร้างเบาเหมาะสำหรับใช้ในงานอวกาศและไม้กอล์ฟและเทปแรงดึงสูง

การรวมโบรอนในแม่เหล็ก NdFeB มีส่วนสำคัญต่อการทำงานของแม่เหล็กถาวรที่มีความแข็งแรงสูงที่ใช้ในกังหันลมมอเตอร์ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเลคทรอนิกส์ที่หลากหลาย

ความกระตือรือร้นของโบรอนต่อการดูดซับนิวตรอนช่วยให้สามารถนำไปใช้ในแกนควบคุมนิวเคลียร์โล่รังสีและเครื่องตรวจจับนิวตรอนได้

ในที่สุดโบรอนคาร์ไบด์ซึ่งเป็นสารที่รู้จักกันในนามที่สามที่ใช้งานยากที่สุดคือใช้ในการผลิตเกราะต่างๆเสื้อเกราะกันกระสุนรวมทั้งวัสดุขัดและชิ้นส่วนสึกหรอ

ที่มา:

Chemicool โบรอน

_{URL: // www. chemicool co.th / องค์ประกอบ / โบรอน HTML}

_{USGS แร่ข้อมูล โบรอน
URL: // minerals. USGS gov / minerals / pubs / commodity / boron /
ติดตาม Terence บน Google+}