Bo

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm
Bo,  5B
Boron mNACTEC.jpg
Tính chất chung
Tên, ký hiệu Bo, B
Phiên âm /ˈbɔrɒn/
Hình dạng Đen nâu
Bo trong bảng tuần hoàn
   
 
5
B
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
Số nguyên tử 5
Khối lượng nguyên tử chuẩn 10,811(7)
Phân loại Á kim
Nhóm, phân lớp 13p
Chu kỳ Chu kỳ 2
Cấu hình electron [He] 2s2 2p1
mỗi lớp 2, 3
Tính chất vật lý
Màu sắc Đen nâu
Trạng thái vật chất Chất rắn
Nhiệt độ nóng chảy 2349 K ​(2076 °C, ​3769 °F)
Nhiệt độ sôi 4200 K ​(3927 °C, ​7101 °F)
Mật độ ở thể lỏng ở nhiệt độ nóng chảy: 2,08 g·cm−3
Nhiệt lượng nóng chảy 50,2 kJ·mol−1
Nhiệt lượng bay hơi 480 kJ·mol−1
Nhiệt dung 11,087 J·mol−1·K−1

Áp suất hơi

P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
ở T (K) 2348 2562 2822 3141 3545 4072
Tính chất nguyên tử
Trạng thái ôxi hóa 3, 2, 1[1]Axít nhẹ
Độ âm điện 2.04 (Thang Pauling)
Năng lượng ion hóa Thứ nhất: 800,6 kJ·mol−1
Thứ hai: 2427,1 kJ·mol−1
Thứ ba: 3659,7 kJ·mol−1
Bán kính cộng hoá trị empirical: 90 pm
Độ dài liên kết cộng hóa trị 84±3 pm
Bán kính Van der Waals 192 pm
Thông tin khác
Vận tốc âm thanh thin rod: 16,200 m·s−1 (at 20 °C)
Độ giãn nở nhiệt (ß form) 5–7 [2] µm·m−1·K−1 (at 25 °C)
Độ dẫn nhiệt 27.4 W·m−1·K−1
Điện trở suất at 20 °C: ~106  Ω·m
Tính chất từ Nghịch từ[3]
Độ cứng theo thang Mohs ~9,5
Số đăng ký CAS 7440-42-8
Đồng vị ổn định nhất
Bài chính: Đồng vị của Bo
iso NA Chu kỳ bán rã DM DE (MeV) DP
10B 19.9(7)%* 10B ổn định với 5 nơtron[4]
11B 80.1(7)%* 11B ổn định với 6 nơtron[4]
  • Boron-10 tồn tại trong tự nhiên từ 19.1% đến 20.3%.
    Boron-11 cũng trong khoảng đó.
    [5]

Bo là tên một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu B và số hiệu nguyên tử bằng 5.

Thuộc tính[sửa | sửa mã nguồn]

Bo là nguyên tố thiếu hụt điện tử, có quỹ đạo p trống. Các hợp chất của bo thông thường có tính chất như các axít Lewis, sẵn sàng liên kết với các chất giàu điện tử.

Các đặc trưng quang học của nguyên tố này bao gồm khả năng truyền tia hồng ngoại. Ở nhiệt độ phòng bo là một chất dẫn điện kém nhưng là chất dẫn điện tốt ở nhiệt độ cao.

Bo là nguyên tố có sức chịu kéo giãn cao nhất.

Nitrua bo (BN) có thể sử dụng để chế tạo vật liệu có độ cứng như kim cương. Nó có tính chất của một chất cách điện nhưng dẫn nhiệt giống như kim loại. Nguyên tố này cũng có các độ nhớt giống như than chì. Bo cũng giống như cacbon về khả năng của nó tạo ra các liên kết phân tử cộng hóa trị ổn định.

Là một nguyên tố á kim hóa trị +3, bo xuất hiện chủ yếu trong quặng borax. Có hai dạng thù hình của bo; bo vô định hình là chất bột màu nâu, nhưng bo kim loại thì có màu đen. Dạng thù hình kim loại rất cứng (9,3 trong thangon Mohs) và là chất dẫn điện kém ở nhiệt độ phòng. Không tìm thấy bo tự do trong tự nhiên.

Ứng dụng[sửa | sửa mã nguồn]

Hợp chất có giá trị kinh tế nhất của bo là tetraborat decahydrat natri Na2B4O7·10H2O, hay borax, được sử dụng để làm lớp vỏ cách nhiệt cho cáp quang hay chất tẩy trắng perborat natri. Các ứng dụng khác là:

  • Vì ngọn lửa màu lục đặc biệt của nó, bo vô định hình được sử dụng trong pháo hoa.
  • Axít boric là hợp chất quan trọng sử dụng trong các sản phẩm may mặc.
  • Các hợp chất của bo được sử dụng nhiều trong tổng hợp các chất hữu cơ và sản xuất các thủy tinh borosilicat.
  • Các hợp chất khác được sử dụng như là chất bảo quản gỗ được ưa thích do có độc tính thấp.
  • Bo10 được sử dụng để hỗ trợ kiểm soát của các lò phản ứng hạt nhân, là lá chắn chống bức xạ và phát hiện nơtron.
  • Các sợi bo là vật liệu nhẹ có độ cứng cao, được sử dụng chủ yếu trong các kết cấu tàu vũ trụ.
  • Borohiđrit natri (NaBH4), là chất khử hóa học thông dụng, được sử dụng (ví dụ) trong khử các alđêhitkêton thành rượu.
  • Các hợp chất bo được sử dụng như thành phần trong các màng thấm đường, phần tử nhạy cacbonhiđrat và tiếp hợp sinh học. Các ứng dụng sinh học được nghiên cứu bao gồm liệu pháp giữ nơtron bằng bo và phân phối thuốc trong cơ thể. Các hợp chất khác của bo có hứa hẹn trong điều trị bệnh viêm khớp,Ung thư..

Hidrua bo là một chất bị ôxi hóa dễ dàng giải phóng ra một lượng đáng kể năng lượng. Vì thế nó được nghiên cứu để sử dụng làm nhiên liệu cho tên lửa.

Lịch sử[sửa | sửa mã nguồn]

Các hợp chất của bo (tiếng Ả Rập buraq từ tiếng Ba Tư burah) đã được biết đến từ hàng nghìn năm trước. Ở Ai Cập cổ đại, việc ướp xác phụ thuộc vào quặng được biết đến như là natron, nó chứa muối borat cũng như một số muối phổ biến khác. Các loại men sứ từ borax đã được sử dụng ở Trung Quốc từ năm 300, các hợp chất của bo được sử dụng trong sản xuất thủy tinhLa Mã cổ đại.

Nguyên tố này được phân lập năm 1808 bởi Sir Humphry Davy, Joseph Louis Gay-LussacLouis Jacques Thénard, với độ tinh khiết khoảng 50%. Những người này không biết chất tạo thành như là một nguyên tố. Năm 1824 Jöns Jakob Berzelius đã xác nhận bo như là một nguyên tố; ông gọi nó là boron, một từ tiếng Latin có nguồn gốc là burah trong tiếng Ba Tư. Bo nguyên chất được sản xuất lần đầu tiên bởi nhà hóa học người Mỹ W. Weintraub năm 1909.

Sự phổ biến[sửa | sửa mã nguồn]

MỹThổ Nhĩ Kỳ là hai nước sản xuất bo lớn nhất thế giới. Bo trong tự nhiên tìm thấy ở dạng muối borat, axít boric, colemanit, kernit, ulexit. Axít boric đôi khi tìm thấy trong nước suối có nguồn gốc núi lửa. Ulexit là khoáng chất borat tự nhiên có thuộc tính của cáp quang học.

Nguồn có giá trị kinh tế quan trọng là quặng rasorit (kernit) và tincal (quặng borax), cả hai được tìm thấy ở sa mạc Mojave (California) (với borax là khoáng chất chủ yếu). Thổ Nhĩ Kỳ là nơi mà các khoáng chất borax cũng được tìm thấy nhiều.

Bo tinh khiết không dễ điều chế. Phương pháp sớm nhất được sử dụng là khử ôxít bo với các kim loại như magiê hay nhôm. Tuy nhiên sản phẩm thu được hầu như có chứa borua kim loại. Bo nguyên chất có thể được điều chế bằng việc khử các hợp chất của bo với các halôgen dễ bay hơi bằng hiđrô ở nhiệt độ cao.

Năm 1997 bo kết tinh (99% nguyên chất) có giá khoảng USD 5 cho 1 gam và bo vô định hình giá USD 2 cho 1 gam.

Đồng vị[sửa | sửa mã nguồn]

Bo có 2 đồng vị tự nhiên ổn định là 11B (80,1%) và 10B (19,9%). Sự sai khác về khối lượng tạo ra một khoảng rộng của các giá trị δB-11 trong các loại nước tự nhiên, dao động từ -16 đến +59. Có 13 đồng vị đã biết của bo, chu kỳ bán rã ngắn nhất là 7B, nó phân rã bởi bức xạ prôton và phóng xạ alpha. Chu kỳ bán rã của nó là 3,26500x10−22 s. Sự phân đoạn đồng vị của bo được kiểm soát bởi các phản ứng trao đổi của các chất B(OH)3 và B(OH)4. Các đồng vị của bo cũng phân đoạn trong sự kết tinh khoáng chất, trong các thay đổi pha của H2O trong hệ thống thủy phân, cũng như trong phong hóa các loại đá bởi nước. Hiệu ứng cuối cùng chuyển đổi các ion B10(OH)4 trong đất sét thành B11(OH)3 có thể là nguyên nhân của lượng lớn B11 trong nước biển, điều này có liên quan tới các lớp vỏ của các đại dương và lục địa.

Cảnh báo[sửa | sửa mã nguồn]

Bo nguyên tố và các borat là không độc vì thế không có yêu cầu đặc biệt nào khi làm việc với chúng. Tuy nhiên, một số hợp chất chứa hiđrô của bo là độc và có yêu cầu đặc biệt khi tiếp xúc. Natri orthoborat có thể gây hại cho gan

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ Zhang, K.Q.; Guo, B.; Braun, V.; Dulick, M.; Bernath, P.F. (1995). “Infrared Emission Spectroscopy of BF and AIF”. J. Molecular Spectroscopy 170: 82. doi:10.1006/jmsp.1995.1058. 
  2. ^ Holcombe Jr., C. E.; Smith, D. D.; Lorc, J. D.; Duerlesen, W. K.; Carpenter; D. A. (tháng 10 năm 1973). “Physical-Chemical Properties of beta-Rhombohedral Boron”. High Temp. Sci. 5 (5): 349–57. 
  3. ^ Lide, David R. (ed.) (2000). Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics. CRC press. ISBN 0849304814. 
  4. ^ a ă “Atomic Weights and Isotopic Compositions for All Elements”. National Institute of Standards and Technology. Truy cập ngày 21 tháng 9 năm 2008. 
  5. ^ Szegedi, S.; Váradi, M.; Buczkó, Cs. M.; Várnagy, M.; Sztaricskai, T. (1990). “Determination of boron in glass by neutron transmission method”. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry Letters 146: 177. doi:10.1007/BF02165219. 

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]