Angalia boroni ya chuma
Boron ni nusu kali sana na isiyo na sugu ya chuma ambayo inaweza kupatikana katika aina mbalimbali na hutumiwa sana katika misombo ya kufanya kila kitu kutoka kwa bluu na kioo kwa semiconductors na mbolea za kilimo.
Mali ya boron ni:
- Athari ya atomiki: B
- Nambari ya Atomiki: 5
- Jamii ya Kundi: Metalloid
- Uzito wiani: 2.08g / cm3
- Kiwango Kiwango: 3769 F (2076 C)
- Kiwango cha kuchemsha: 7101 F (3927 C)
- Ugumu wa Moh: ~ 9.5
Tabia za Boron
Elemental boron ni nusu ya chuma ya allotropic, maana yake ni kwamba kipengele yenyewe kinaweza kuwepo kwa aina tofauti, kila mmoja na mali yake mwenyewe na kimwili. Pia, kama vile metali nyingine za nusu (au metalloids), baadhi ya mali ya boron ni ya chuma katika asili wakati wengine ni sawa na yasiyo ya metali.
Utukufu wa juu boron huwa ama kama kahawia nyeusi ya amorphous kwa unga mweusi au chuma chenye giza, kivuli, na brittle ya fuwele.
Kwa bidii ngumu na sugu kwa joto, boron ni conductor maskini wa umeme kwa joto la chini, lakini hii inabadilika kama kupanda kwa joto. Wakati boroni ya fuwele ni imara sana na sio tendaji na asidi, toleo la amorphous hupunguza polepole hewa na huweza kuitikia kwa ukali katika asidi.
Katika fomu ya fuwele, boron ni ngumu ya pili ya mambo yote (nyuma ya kaboni tu katika fomu yake ya almasi) na ina moja ya joto la juu kabisa. Sawa na kaboni, ambayo watafiti wa mapema mara nyingi walipoteza kipengele hicho, boron huunda vifungo vilivyo imara ambavyo hufanya iwe vigumu kutenganisha.
Nlement namba tano pia ina uwezo wa kunyonya idadi kubwa ya neutrons, na kuifanya kuwa nyenzo nzuri kwa ajili ya viboko vya nyuklia.
Utafiti wa hivi karibuni umesema kwamba wakati fomu zilizopokanzwa, boron bado ina muundo tofauti wa atomiki ambao inaruhusu kutenda kama superconductor.
Historia ya Boron
Wakati ugunduzi wa boron unahusishwa na wajerumani wote wa Kifaransa na Kiingereza wanaofanya utafiti wa madini ya borate mwanzoni mwa karne ya 19, inaaminika kuwa sampuli safi ya kipengele haijazalishwa hadi 1909.
Madini ya boron (mara nyingi hujulikana kama borates), hata hivyo, tayari kutumika kwa binadamu kwa karne nyingi. Matumizi ya kwanza ya borax (borato ya sodiamu ya kawaida) yalikuwa na wafuasi wa dhahabu wa Arabia ambao walitumia kiwanja hicho kama usafi wa kutakasa dhahabu na fedha katika karne ya 8 AD
Glazes juu ya keramik ya Kichina kutoka kati ya karne ya 3 na ya 10 AD pia imeonyeshwa kutumia kiwanja cha kawaida.
Matumizi ya kisasa ya Boron
Uvumbuzi wa glasi ya borosilicate ya mafuta ya kisasa mwishoni mwa miaka ya 1800 ilitoa chanzo kipya cha mahitaji ya madini ya borate. Kutumia teknolojia hii, Corning Glass Works ilianzisha vipishi vya kioo vya Pyrex mnamo 1915.
Katika miaka ya baada ya vita, maombi ya boroni ilikua ikiwa ni pamoja na aina mbalimbali za viwanda. Nitridi ya Boron ilianza kutumika katika vipodozi vya Kijapani, na mwaka wa 1951, njia ya uzalishaji kwa nyuzi za boron ilianzishwa. Mitambo ya nyuklia ya kwanza, ambayo ilikuja kwenye mstari wakati huu, pia ilitumia boron katika viboko vyao vya kudhibiti.
Katika baada ya haraka ya msiba wa nyuklia wa Chernobyl mwaka 1986, tani 40 za misombo ya boron zilikatwa kwenye reactor ili kusaidia kudhibiti radionuclide kutolewa.
Katika miaka ya 1980, maendeleo ya nguvu za kudumu za kudumu duniani hazijenga zaidi soko kubwa kwa kipengele.
Zaidi ya tani za metri 70 za sumaku za neodymium-iron-boron (NdFeB) zinazalishwa kila mwaka kwa ajili ya matumizi katika kila kitu kutoka magari ya umeme hadi kwenye simu za mkononi.
Mwishoni mwa miaka ya 1990, chuma cha boron kilianza kutumika katika magari ili kuimarisha vipengele vya miundo, kama vile baa za usalama.
Uzalishaji wa Boron
Ingawa aina zaidi ya 200 za madini ya borate ziko katika ukubwa wa dunia, akaunti nne tu kwa zaidi ya asilimia 90 ya uchimbaji wa kibiashara wa misombo ya boron na boroni: tincal, kernite, colemanite, na ulexite.
Ili kuzalisha fomu safi ya poda ya boroni, oksidi boron iliyopo katika madini yanawaka moto na magnesiamu au alumini. Kupunguza hutoa poda ya msingi ya boroni ambayo ni karibu asilimia 92 safi.
Boron safi inaweza kuzalishwa kwa kupunguza zaidi hali ya boron na hidrojeni kwenye joto zaidi ya 1500 C (2732 F).
Boron high-usafi, inahitajika kwa matumizi ya semiconductors, inaweza kufanywa kwa kuharibu diborane kwenye joto la juu na kuongezeka kwa fuwele moja kupitia ukanda wa eneo au njia ya Czolchralski.
Maombi ya Boron
Wakati tani milioni sita za madini ya madini ya boron hupigwa kila mwaka, idadi kubwa ya hii hutumiwa kama chumvi za borate, kama vile asidi ya boroni na oksidi ya boroni, na kidogo sana kugeuzwa kwa boron ya msingi. Kwa kweli, tu tani 15 za boron ya msingi hutumiwa kila mwaka.
Upana wa matumizi ya misombo ya boron na boroni ni pana sana. Baadhi ya makadirio ya kwamba kuna zaidi ya 300 matumizi ya mwisho ya kipengele katika aina zake mbalimbali.
Matumizi makuu makuu ni:
- Kioo (kwa mfano, glasi ya borosilicate imara)
- Keramik (kwa mfano, glazes ya mawe)
- Kilimo (mfano, asidi boroni katika mbolea za maji).
- Vipengele (kwa mfano, perborate ya sodiamu katika sabuni ya kufulia)
- Bleaches (kwa mfano, kuondokana na matumba ya kaya na viwanda)
Maombi ya Metallurgiska ya Boroni
Ingawa boroni ya metali ina matumizi machache sana, kipengele kina thamani sana katika maombi kadhaa ya metallurgiska. Kwa kuondoa carbon na uchafu mwingine kama ni vifungo kwa chuma, kiasi kidogo cha boron-tu sehemu chache kwa milioni-aliongeza kwa chuma inaweza kuwa ni mara nne na nguvu kuliko wastani wa juu-nguvu chuma.
Uwezo wa kipengele wa kufuta na kuondoa filamu ya chuma cha oksidi pia hufanya kuwa ni bora kwa usafi wa kulehemu. Boron trichloride huondoa nitrides, carbides, na oksidi kutoka kwa chuma kilichochombwa. Matokeo yake, trichloride boroni hutumiwa kufanya alumini, magnesiamu, zinki na aloi za shaba.
Katika madini ya poda, uwepo wa chuma hupunguza conductivity na nguvu ya mitambo. Katika bidhaa za feri, kuwepo kwao huongeza upinzani wa kutu na ugumu, wakati wa aloi za titani kutumika katika muafaka wa jet na sehemu za turbine huongeza nguvu za mitambo.
Vibonzo vya Boron, vinavyotengenezwa kwa kuweka kipengele cha hidridi kwenye waya wa tungsten, ni nguvu, vifaa vya miundo vyema vinavyofaa kutumika katika programu za faragha, pamoja na vilabu vya golf na mkanda wa juu.
Kuingizwa kwa boron katika sumaku ya NdFeB ni muhimu kwa kazi za sumaku za kudumu za nguvu ambazo hutumiwa katika mitambo ya upepo, motors umeme, na umeme mbalimbali.
Uvumbuzi wa Boron kuelekea neutron kunyonya inaruhusu kutumika katika viboko vya nyuklia, ngao za mionzi, na detectors ya neutron.
Hatimaye, carbide boron, dutu ya tatu inayojulikana sana, hutumiwa katika utengenezaji wa silaha mbalimbali na vests vya bulletproof pamoja na abrasives na sehemu za kuvaa.
Vyanzo:
Chemicool. Boron
URL: http://www.chemicool.com/elements/boron.html
USGS. Maelezo ya Madini. Boron
URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/boron/