Λόγος πίσω από την ανώμαλη συμπεριφορά του βορίου

Το βόριο είναι ένα χημικό στοιχείο που βρίσκεται στην ομάδα 13 του περιοδικού πίνακα και είναι απαραίτητο για την ανάπτυξη των φυτών. Χρησιμοποιείται επίσης ευρέως στις βιομηχανίες. Είναι καθαρά κρυσταλλικής φύσης και είναι ένας γυαλιστερός μαύρος ημιαγωγός, πράγμα που σημαίνει ότι λειτουργεί σαν μέταλλο σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες και ως μονωτής εάν πέσει η θερμοκρασία.

Το βόριο είναι εξαιρετικά εύθραυστο και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εργαλείο. Αλλά είναι αρκετά δύσκολο να ξύσετε μερικά λειαντικά. Αυτές οι ανώμαλες ιδιότητες του βορίου εμφανίζονται για διάφορους λόγους. Αυτό το άρθρο διερευνά τον λόγο πίσω από την ανώμαλη συμπεριφορά του βορίου.

Ιδιότητες, χρήση και εμφανίσεις του Boron

Το βόριο ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από τους Joseph-Louis Gay-Lussac και Louis-Jacques Thenard. Αυτοί οι Γάλλοι χημικοί βρήκαν το βόριο σε απομονωμένη μορφή. Αργότερα ο Βρετανός χημικός Sir Humphry Davy ανακάλυψε το οξείδιο του βορίου (B2O3) μαζί με το κάλιο. Για πολλούς αιώνες, αυτό το άμορφο προϊόν είχε μόνο τη μορφή μαύρης σκόνης.

Το βόριο έχει άμορφες ιδιότητες και χρησιμοποιείται ως αναφλεκτήρας καυσίμου πυραύλων και σε πυροτεχνικές φωτοβολίδες. Λόγω των ιδιοτήτων του στοιχείου, οι φωτοβολίδες έχουν ένα χαρακτηριστικό πράσινο χρώμα. Το βόριο αποτελείται από ενώσεις όπως το βορικό (ή βορικό οξύ), το βορικό οξείδιο και ο βόρακας (βορικό νάτριο). Αυτά τα συστατικά μπορούν να βρεθούν σε προϊόντα καθημερινής χρήσης όπως οφθαλμικές σταγόνες, σκόνες πλυσίματος και αντισηπτικά.

Είναι δύσκολο να ληφθεί βόριο σε καθαρή κρυσταλλική μορφή. Αυτό συνήθως λαμβάνεται με αναγωγή χλωριδίου ή βρωμιδίου (BBr3, BCl3) με υδρογόνο. Αυτή η αντίδραση εκτελείται σε ένα ηλεκτρικά θερμαινόμενο νήμα τανταλίου. Το βόριο χρησιμοποιείται σε περιορισμένη κλίμακα για τη σκλήρυνση του χάλυβα. Πολλές βιομηχανίες μη σιδηρούχων χρησιμοποιούν το βόριο ως αποοξειδωτικό. Ταυτόχρονα, το βόριο χρησιμοποιείται επίσης ως αποτοξινωτικό για κράματα με βάση τον χαλκό.

Βασικά στοιχεία για το βόριο

Είναι το πέμπτο στοιχείο του περιοδικού πίνακα.
Ο ατομικός αριθμός είναι 5.
Το B χρησιμοποιείται για την αναπαράσταση του βορίου.
Το βόριο ανήκει στην ομάδα 13, περίοδος 2 και στο μπλοκ P στον περιοδικό πίνακα.
Αυτό το στοιχείο ανήκει στην οικογένεια των μεταλλοειδών.
Η διαμόρφωση του ηλεκτρονίου είναι [He]2s2²p¹
Το φυσικό βόριο αποτελείται από δύο σταθερά ισότοπα, το B-10 και το B-11.
Το σημείο τήξης του βορίου είναι 2350 K (2077 ºC ή 3771 ºF) και το σημείο βρασμού του είναι 4000 K (4273 ºC ή 7232 ºF).
Η πυκνότητα είναι 2,08 g/cm3

Λόγοι πίσω από την ανώμαλη συμπεριφορά του Βορίου

Πρώτον, η ανώμαλη συμπεριφορά οποιουδήποτε στοιχείου αναφέρεται στις μοναδικές του ιδιότητες σε σύγκριση με ένα άλλο στοιχείο της ίδιας ομάδας. Το βόριο, το οποίο είναι το 13ο στοιχείο του περιοδικού πίνακα, αντιπροσωπεύει ορισμένες ανώμαλες ιδιότητες. Διαφέρει επίσης από άλλα στοιχεία της οικογένειάς του. Οι λόγοι πίσω από την ανώμαλη συμπεριφορά του βορίου περιλαμβάνουν:

Το βόριο έχει εξαιρετικά μικρό ατομικό αριθμό και ιονικό μέγεθος.
Το βόριο δεν έχει d τροχιακό στο κέλυφος σθένους του.
Αυτό το στοιχείο έχει υψηλή ενθαλπία ιονισμού, καθώς το μέγεθός του είναι μικρό.
Άλλα στοιχεία της οικογένειας είναι τα μέταλλα, ενώ το βόριο είναι μεταλλοειδές.
Το βόριο είναι κακός αγωγός του ηλεκτρισμού σε αντίθεση με άλλα στοιχεία.
Αυτό το στοιχείο εμφανίζεται σε άμορφη, καθώς και σε κρυσταλλική μορφή και εμφανίζει αλλοτροπία.

Ανώμαλες ιδιότητες του βορίου:

Καθώς το βόριο είναι ένα μικρό στοιχείο, είναι πιο δύσκολο σε σύγκριση με άλλα.
Έχει επίσης υψηλό σημείο τήξης και βρασμού.
Άλλα στοιχεία της ομάδας σχηματίζουν ιοντικές και ομοιοπολικές ενώσεις, ενώ το βόριο σχηματίζει μόνο ομοιοπολικές ενώσεις.
Τα οξείδια του βορίου, μαζί με τα υδροξείδια τους είναι ασθενώς όξινα, τα οποία διαλύουν τα αλκάλια, σχηματίζοντας έτσι μεταβορικά.

4 H3BO3 + 2 NaOH→Na2B4O7+7 H2O

Όλα τα τριαλογονίδια των στοιχείων της ομάδας 13 είναι ομοιοπολικά, γεγονός που τα βοηθά να υδρολύονται με νερό, ενώ το βόριο στερείται d τροχιακού λόγω του οποίου τα τριαλογονίδια του σχηματίζουν τετραεδρικά είδη στο νερό.

BCl3+4H2O→ [B(OH)4]–H++3HCl

Το βόριο είναι μικρό σε μέγεθος, λόγω του οποίου τα τριαλογονίδια του είναι μονομερή. Επιπλέον, λόγω του μικρού του μεγέθους, δεν μπορεί να συσκευαστεί με τέσσερα μεγάλα αλογόνα γύρω του. Άλλα στοιχεία της οικογένειας του βορίου μπορούν να διμεριστούν και να πολυμεριστούν.
Η μέγιστη ομοιοδυναμία του Β είναι 4, ενώ άλλα στοιχεία της οικογένειας του Βορίου εμφανίζουν ομοιοπολικότητα 6.

Αντιδράσεις βορίου

4 B + 3 O2 → 2 B2O3

Το βόριο δεν αντιδρά με νερό, υδροφθορικό οξύ ή υδροχλωρικό οξύ. Το στοιχείο αντιδρά μόνο με ορισμένα στοιχεία και χημικές ουσίες όπως το θειικό ή το νιτρικό οξύ σε θερμαινόμενες συνθήκες. Υπό αυτές τις συνθήκες, το βόριο θα οξειδωθεί για να σχηματίσει βορικό οξείδιο. Έτσι, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι το βόριο αντιδρά μόνο με οξειδωτικά οξέα.

B+HCl→ Χωρίς αντίδραση

2B + 3H2SO4→ 2H3BO3+ 3SO2

Το βόριο είναι χημικά αδρανές σε θερμοκρασία δωματίου. Λόγω της αντίδρασής του με το φθόριο και το οξυγόνο, το βόριο σχηματίζει τριφθοριούχο και βορικό οξείδιο. Εάν η θερμοκρασία αυξηθεί, το βόριο αντιδρά με σχεδόν κάθε στοιχείο εκτός από τα ευγενή αέρια και το τελλούριο. Αυτή είναι μια από τις ανώμαλες συμπεριφορές του βορίου που έχει παρατηρηθεί.

Ενώσεις του βορίου

Το βόριο δεν υπάρχει στην καθαρή του μορφή στο περιβάλλον. Αντίθετα, οι ενώσεις του υπάρχουν με τη μορφή βόρακα (Na2[B4O5(OH)4]·8H2O), βορικού οξέος (H3BO3) και βορικών. Σχηματίζει επίσης μόνιμους ομοιοπολικούς δεσμούς με άλλα στοιχεία. Ωστόσο, διαφοροποιείται επίσης με ένα ηλεκτρόνιο σθένους λιγότερο στο τροχιακό του. Το βόριο έχει +3 καταστάσεις οξείδωσης, οι οποίες βοηθούν το στοιχείο να σχηματίσει άλλες καταστάσεις οξείδωσης. Συνήθως βρίσκεται σε ομοιοπολική μορφή.

Πώς το βόριο επηρεάζει το περιβάλλον;

Το βόριο δεν μπορεί να δημιουργηθεί ή να παραχθεί τεχνητά, υπάρχει μόνο σε φυσική μορφή. Μπορεί να απελευθερωθεί στο περιβάλλον μέσω του νερού, του αέρα ή του εδάφους. Οι άνθρωποι μπορούν επίσης να προσθέσουν αυτό το στοιχείο κατασκευάζοντας γυαλί, λιώνοντας χαλκό, αυξάνοντας τα γεωργικά λιπάσματα ή μέσω της καύσης άνθρακα. Το βόριο αυτοσυσσωρεύεται, αλλά μπορεί να καταναλωθεί μέσω φυτών που απορροφούν μέταλλα από το έδαφος.

Συμπέρασμα

Το βόριο παρουσιάζει πολλές ανώμαλες ιδιότητες σε σύγκριση με άλλα στοιχεία της ίδιας ομάδας. Αυτό οφείλεται κυρίως στο μικρό του μέγεθος και στην απουσία d τροχιακών στο κέλυφος του σθένους. Έτσι, ακολουθεί η τάση ότι σχεδόν όλα τα στοιχεία της δεύτερης περιόδου εμφανίζουν ανώμαλες ιδιότητες με την ομάδα του. Το βόριο δείχνει επίσης μια διαγώνια σχέση.