ბორი

ბორი - ელემენტების პერიოდულობის სისტემის მეორე პერიოდის, მესამე ჯგუფის A ქვეჯგუფის ელემენტია, ატომური ნომრით 5. აღინიშნება სიმბოლოთი B (ლათ. Borium).

ბორის ატომური მასაა 10.811. ბორი სუფთა სახით  უფერო, ნაცრისფერი ან წითელი კრისტალური ან მუქი ამორფული ნივთიერებაა. ცნობილია ბორის 10 ალოტროპიული მოდიფიკაცია. ბორი წარმოადგენს ტრივიალურ მეტალოიდს, რომელიც დიდი რაოდენობით გვხვდება ბორაქსის და ალექსისტის აქროლად საბადოებში.

ამორფული ბორი - მურა ფერის ფხვნილია, კრისტალური ბორი კი შავი ფერისაა, რომელიც საკმაოდ მძიმეა (~ 9.5 მოხის შკალის მიხედვით) და ოთახის ტემპერატურაზე სუსტი გამტარია. ბორი გამოიყენება დანამატების სახით ნახევარგამტარების ინდუსტრიაში, ხოლო მისი ნაერთები უმნიშვნელოვანეს როლს ასრულებენ როგორც მსუბუქი სტრუქტურული მასალები, ინსექტიციდები (მწერების საწინააღმდეგოდ), კონსერვანტები და რეაგენტები ორგანული სინთეზისათვის.

ბორი წარმოადგენს მცენარეებისათვის აუცილებელ საკვებ ელემენტს. მისი ნაკლებობა იწვევს დაავადებას, მაგრამ მაღალი კონცენტრაციის დროსაც ასევე შესაძლებელია ანომალური პროცესების განვითარება.

დადგენილია, რომ იგი მნიშვნელოვანი ელემენტია ვირთხების და სხვა ძუძუმწოვრების ცხოველქმედებისათვის, თუმცა მისი ზუსტი ფიზიოლოგიური როლი ჯერ კიდევ სრულად არ არის შესწავლილი.

 

დახასიათება

ალოტროპია

ბორს ნახშირბადის მსგავსად უნარი აქვს წარმოქმნას კოვალენტურად დაკავშირებული მოლეკულური მესერი. ნომინალურად მოწესრიგებული (ამორფული) ბორიც კი შეიცავს რეგულარულ იკოსაედრს (ოცწახნაგოვანი), თუმცა ისინი კავშირდებიან შემთხვევით ყოველგვარი რიგის გარეშე.

კრისტალური ბორი საკმაოდ მაგარია. იგი არის შავი ფერის და აქვს მაღალი ლღობის ტემპერატურა (2000°C-ზე მეტი). კრისტალური ბორი გვხვდება ოთხი ძირითადი პოლიმორფული სახით: α, β, γ და τ. α, β და τ ფაზები დაფუძვნებულია B₁₂-ის იკოსაედრზე, γ - ფაზა კი შეიძლება აღწერილ იქნას როგორც იკოსაედრისა და B₂-ის ატომური წყვილებით წარმოქმნილი ქვამარილის ტიპის წყობით. იგი შეიძლება მიღებულ იქნას ბორის სხვადასხვა ფაზების შეკუმშვით 12-20 გპა და 1500-1800 °C-ზე გაცხელებით. ტემპერატურისა და წნევის მოხსნის შემდეგ იგი ხდება მდგრადი. τ ფაზა წარმოიქმნება იგივე წნევის, მაგრამ უფრო მაღალი ტემპერატურის დროს დაახლოებით 1800-2200 °C-ზე. იგი მდგრადი რჩება წნევისა და ტემპერატურის მოხსნის შემდეგაც. 160 გპა-ის ზემოთ შეკუმშული ბორი იძლევა ფაზას, რომლის სტრუქტურა ჯერ კიდევ უცნობია და ეს ფაზა წარმოადგენს ზეგამტარს 6-12K ტემპერატურის დროს.

ბორის ფაზა	α	β	γ	τ
სიმეტრია	რომბოედრი	რომბოედრი	ორთორომბული	ტეტრაგონური
ატომების (კავშირების)/ უჯრედი	12	~105	28
სიმკვრივე (გ/სმ3)	2.46	2.35	2.52	2.36
სიმაგრე ვიკერსის მიხედვით (გპა)	42	45	50-58
მოცულობითი დრეკადობა(გპა)	2	1.6	2.1

 

 

 

 

 

 

ქიმიური თვისებები

ბორი ქიმიური თვისებებით უფრო ახლოსაა სილიციუმთან, ვიდრე ალუმინთან. კრისტალური ბორი ქიმიურად ინერტულია და მდგრადია მდუღარე ფტორწყალბად და ქლორწყალბად მჟავების მიმართ. წვრილად დაქუცმაცებული ბორი ნელა ურთიერთქმედებს ცხელ კონცენტრირებულ წყალბადის პეროქსიდთან, ცხელ კონცენტრირებულ აზოტმჟავასთან, ცხელ გოგირდმჟავასთან და გოგირდმჟავისა და ქრომისმჟავის ცხელ ნარევთან.

ბორის ჟანგვა დამოკიდებულია მის კრისტალურ სტრუქტურაზე, დაქუცმაცებულობის ხარისხზე, სისუფთავეზე და ტემპერატურაზე. ბორი არ რეაგირებს ჰაერთან ოთახის ტემპერატურაზე, მაგრამ მაღალ ტემპერატურაზე იგი იწვის ბორის ტრიოქსიდის წარმოქმნით:

4B + 3O₂ → 2B₂O₃

ბორი ანალოგიურად მოქმედებს გოგირდთან და იძლევა ბორის სულფიდს B₂S₃.

ბორი ურთიერთქმედებს ჰალოგენბთან და იძლევა ტრიჰალოგენიდს:

2B + 3Br₂ → 2BBr₃

ეს ნაერთები ასევე შეიძლება მივიღოთ შესაბამისი ოქსიდებისაგან.

იზოტოპები

ბორს აქვს ორი ბუნებრივი, სტაბილური იზოტოპი ¹¹B (80.1%) და ¹⁰B (19.9%). მასების განსხვავება გამოწვეულია δ¹¹B-ის დიდი რაოდენობით, რომელიც განსაზღვრავს ¹¹B და ¹⁰B-ს შორის ფრაქციულ განსხვავებას და ტრადიციულად გამოისახება პროცენტებში, იგი ბუნებრივ წყლებში მერყეობს 16-დან +59.

ცნობილია ბორის 13 იზოტოპი, რომელთაგან არსებობის ყველაზე ხანმოკლე პერიოდი აქვს ⁷B იზოტოპს. იგი იშლება პროტონის და ალფა ნაწილაკის გამოყოფით. მისი ნახევარდაშლის პერიოდია 3.5×10−²² წმ. ბორის იზოტოპური ფრაქციონირება კონტროლდება B(OH)₃ და [B(OH)₄]- შორის მომოცვლის რეაქციით. ბორის იზოტოპები ფრაქციონირდებიან აგრეთვე მინერალების კრისტალიზაციის დროს, ჰიდროთერმულ სისტემებში წყლის ფაზის ცვლილებისას და ქვის ნატეხების ჰიდროთერმული დამუშავებისას (მაგ. მაგმის საშუალებით). უკანასკნელი პროცესის საშუალებით ადგილი აქვს ¹⁰B(OH)₄ იონების მოცილებას და თიხურ მასალად გარდაქმნას. ¹¹B(OH)₃-ის გამორეცხვა იწვევს ზღვის წყლების გამდიდრებას ¹¹B-ით ოკეანისა და კონტიტენტურ წყლებთან შედარებით.

ეგზოტიკური ¹⁷B წარმოადგენს ბირთვის ჰალოს, ანუ მისი რადიუსი მნიშვნელოვნად უფრო დიდია, ვიდრე მოსალოდნელი თხევადი წვეთის მოდელის მიხედვით.

იზოტოპების გამდიდრება

მაღალი ნეიტრონების წინააღმდეგობის გამო ¹⁰B ხშირად გამოიყენება შელღობის კონტროლისათვის ბირთვულ რეაქტორებში, როგორც ნეიტრონების მშთანთქმელი ნივთიერება. იზოტოპების გამდიდრების რამოდენიმე პროცესია ცნობილი.

გამდიდრებული ბორი (ბორი - 10)

ბუნებრივი ბორი წარმოადგენს ~ 20% ¹⁰B-სა და 80% ¹¹B-ის ნარევს. ბირთვული ინდუსტრია ბუნებრივ ბორს ამდიდრებს სუფთა ¹⁰B-მდე. გაღარიბებული ან გადამუშავებული ბორი თითქმის სუფთა ¹¹B-ია. ¹¹B რეკომენდირებულია, როგორც ანეიტრონული საწვავი და გამოყენებულია ნახევარგამტარების ინდუსტრიაში.

გამდიდრებული ბორი ანუ ¹⁰B გამოიყენება რადიაცისაგან დაცვისათვის და ბორით ნეიტრონების შთანთქმის თერაპიაში. ¹⁰B-ის შემცველი ნაერთები გამოიყენება სიმსივნეების საწინააღმდეგოდ - შედარებით დაბალი დოზების თერმული ნეიტრონებით მკურნალობისას, რომელსაც საფუძვლად უდევს ბორიდან a ნაწილაკების გამოტყორცნა. ეს უკანასკნელი კი მოქმედებს სიმსივნის უჯრედებზე.

ბირთვულ რეაქტორებში და მის მსგავს ჩაკეტილ სისტემებში ¹⁰B გამოიყენება რეაქციის კონტროლისათვის. ამ მიზნით შესაძლებელია გამოყენებულ იქნას როგორც ბორსილიკატების ძელაკები, ასევე ბორის მჟავა. დაწნეხილი (შეკუმშული) წყლის რეაქტორებში ბორის მჟავა ემატება რეაქტორის გამაცივებელ აგენტს, როცა დანადგარი გამორთულია საწვავით შესავსებად, შემდეგ იგი ნელა იფილტრება მრავალი თვის განმავლობაში და საწვავი ხდება ნაკლებ რეაქტიული.

გაღარიბებული ბორი (ბორი - 11)

კოსმოსურ რადიაციას შეუძლია წარმოქმნას მეორადი ნეიტრონები თუ ისინი დაეჯახებიან კოსმოსურ აპარატებს. ეს ნეიტრონები შეიძლება შთაინთქმნას ¹⁰B-ით, თუ მას მოიცავს კოსმოსური აპარატის ნახევარგამტარები და შესაბამისად წარმოქმნიან γ-სხივებს, a – ნაწილაკებს და ლითიუმის იონს. შელღობის შედეგად მიღებულმა პროდუქტებმა შეიძლება დაასხივონ ირგვლი მყოფი ნახევარგამტარული მიკროსქემები და გამოიწვიონ მონაცემების დაკარგავა.

რადიაციულად მდგრადი ნახევარგამტარი კონსტრუქციების დამზადების ერთ-ერთი საშუალებაა გაღარიბებული ბორის გამოყენება, რომელიც იმდენად არის გამდიდრებული ¹¹B-ით, რომ თითქმის არ შეიცავს ¹⁰B-ს. ¹¹B რადიაციულად უფრო მდგრადია.

გაღარიბებული ბორი არის ბირთვული ინდუსტრიის თანაური პროდუქტი.

¹¹B აგრეთვე რეკომენდირებულია როგორც საწვავი ანეიტრონული შელღობისათვის. როდესაც პროტონი ეცემა ენერგიით 1.602 × 10-19 ჯ (500KeV), იგი წარმოქმნის α-ნაწილაკებს და 8.7 MeV ენერგიას.

ბმრ სპექტროსკოპია

¹⁰B და ¹¹B ატომებს აქვთ ბირთვული სპინი. ¹⁰B-ის ბირთვული სპინია 3, ხოლო ¹¹B-ის - 3/2. ეს იზოტოპები ამიტომაც გამოიყენებიან ბირთვულ მაგნიტურ რეზონანსულ სპექტროსკოპიაში. ¹⁰B და ¹¹B ბირთვები იწვევენ მათთან დაკავშირებული ბირთვების სპინურ გახლეჩას რეზონანსში.

გავრცელება

ბორი იშვიათი ელემენტია და მისი შემცველობა დედამიწის ქერქში შეადგენს მხოლოდ 0.001%. ბორატების საწარმოო მარაგები მსოფლიო მასშტაბით არის 10 მილიონი ტონა. თურქეთი და აშშ ბორის უმსხვილესი მწაარმოებლები არიან. თურქეთს გააჩნია დაახლოებით მსოფლიო ბორის მარაგის 72%. ბორი არ გვხვდება დედამიწაზე ელემენტის სახით, მაგრამ იგი მოიპოვება ბორატების, ბორის მჟავას, კოლემანისტის, კერინიტის, ელექსიტის და ბორაკების სახით.

ბორის მჟავა ზოგჯერ წარმოიქმნება გაზაფხულის ვულკანურ წყლებში. ბორი გვხვდება ელექსიტის სახით. იგი ბოჭკოვანი კრისტალია და მისი ინდივიდუალური ბოჭკოები შეიძლება იყოს ოპტიკური ბოჭკოების მსგავსი. ბორის მნიშვნელოვანი წყაროა რაზორიტი (კერინიტი) და ტინკალი (ბორაკის საბადო). ორივე მათგანის მოპოვება წარმოებს კალიფორნიაში, მაგრამ ბორატები უდიდესი რაოდენობით გვხვდება ცენტრალურ და აღმოსავლეთ თურქეთში ესკეშიერის, კიუთახის და ბალიკესირის რაიონებში.

ისტორია და ეტიმოლოგია

სახელი ბორი წარმოდგა არაბული სიტყვისაგან ”ბურაქ” ან ირანული სიტყვისაგან ”ბურაჰ”, როგორც იწოდება მინერალი ბორატი.

ბორის ნაერთები ცნობილია ათასეული წლების განმავლობაში. ბორაკი ცნობილი იყო აღმოსავლეთ ტიბეტის უდაბნოებიდან, სადაც მან მიიღო სახელი ტინკალი Na₂B₄O₇ •10 H₂O (წარმოქმნილია სანსკრიტიდან).

ბორატით ჭურჭლის მოჭიქურება გამოყენებული იყო ჩინეთში. ტინკალით მდიდარია აღმოსავლეთი. არაბ ალქიმიკოსს ჯაბირ იბნ ჰეიინს შემჩნეული ჰქონდა 700-მდე სახეობის ბორატი. მარკო პოლოს XIII საუკუნეში ზოგიერთი ჭიქური იტალიაში ჩაჰქონდა. აგრიკოლა აღნიშნავდა მათ გამოყენებას მეტალურგიაში როგორც ფლიუსი (შესალღობად).

ბორის მჟავა აღმოჩენილ იქნა ცხელ მინერალურ წყაროებში ფლორენციის ახლოს, იტალიაში. იგი ცნობილი გახდა, როგორც ტკივილგამაყუჩებელი მარილი, რომელიც ძირითადად მედიცინაში გამოიყენება. ბორის შემცველია იშვიათი მინერალი საროლინი.მან დასახელება მიიღო იტალიაში აღმოჩენის გამო. იგი წარმოადგენდა ბორატის ძირითად წყაროს 1842 წლიდან 1872 წლამდე ევროპისათვის, სანამ ამერიკულმა საბადომ არ ჩაანაცვლა იგი.

ბორი პირველად გამოყვეს ჰ. დევიმ, ჯ.ლ. გეი-ლუსაკმა და ლ.ჯ. ტენერმა 1808 წელს ბორის მჟავასა და კალიუმს შორის რეაქციით. დევი ელემენტს უწოდებდა ბორასიუმს. ი. ბერცელიუსმა მოახდენა ბორის როგორც ელემენტის იდენტიფიკაცია 1842 წელს. პირველად სუფთა ბორი მიღებულ იქნა ამერიკელი ქიმიკოსის ვ. ვენთრაუბის მიერ 1909 წელს.

ბორის ნაწარმები

ბორი წარმოქმნის ნაერთების მთელ რიგს, რომელშიც ბორის ფორმალური დაჟანგულობის ხარისხია +3. მათ მიეკუთვნება ოქსიდები, სულფიდები, ნიტრიდები და ჰალოგენიდ ნაერთები.

დიდი რაოდენობითაა აღწერილი ბორორგანული ნაერთები, მაგალითად: ტრიფენილბორი.

ჰალოიდნაერთებში ბორს ასევე შეუძლია წარმოქმნას ნივთიერებები, რომელშიც მისი ფორმალური დაჟანგულობის ხარისხი ნაკლებია სამზე, მაგალითად, როგორიცაა ბორის არამდგრადი ფტორიდები BF და B₂F₄.

ბორის ნაერთებს შორის შეიძლება გამოვყოთ მისი ჰიდრიდები. მათი სტრუქტურა არა ჰგავს სხვა ელემენტების ამ ტიპის ნაერთებს. ამ სერიას მიეკუთვნება დიბორანი (B₆H₂), დეკაბორანი (B₁₀H₁₄) და კარბბორანები (მაგ. C₂B₁₀H₁₂ ). მრავალი ელემენტის მსგავსად ისინი წარმოქმნიან ტიპიურ კოვალენტურ ბმას. ბორის ჰიდრიდებში დაჟანგულობის ხარისხი ხშირად დაბალია (მაგ. პოლიედრულ ბორანებში).

სუფთა ელემენტური ბორი ძნელად ექსტრაგირდება. უახლესი მეთოდია ბორის აღდგენა ბორის ოქსიდებიდან მეტალური მაგნიუმითა და ალუმინით, თუმცა პროდუქტი თითქმის დაჭუჭყიანებულია მეტალთა ბორიდებით.

სუფთა ბორი შეიძლება მივიღოთ აქროლადი ბორის ჰალოგენიდების წყალბადით აღდგენით მაღალ ტემპერატურაზე. ულტრა სუფთა (ზესუფთა) ბორი, ნახევარგამტარების ინდუსტრიაში გამოსაყენებლად მიიღება დიბორანების დაშლით მაღალ ტემპერატურაზე და შემდგომ მისი გასუფთავება ხდება გალღობით ან ზოხრალსკის პროცესებით.

წითელი ვარვარების ტემპერატურაზე ბორი შლის წყლის ორთქლს და გამოყოფს წყალბადს. ძლიერ მაღალ ტემპერატურაზე ბორი ენერგიული აღმდგენია. აზოტთან ან ამიაკთან ურთიერთქმედებით (700°C-ზე)ბორი წარმოქმნის ნიტრიდს - BN. ელექტროღუმელში ბორი უერთდება ნახშირბადს და წარმოქმნის კარბიდს (B₄C), სილიციუმთან ურთიერთქმედიბისას კი - სილიციდს (B₄Si).

ბორწყალბადები

ბორი უშუალოდ წყალბადს არ უერთდება. ბორწყალბადები ანუ ბორანები მიიღება მაგნიუმბორიდზე მარილმჟავას მოქმედებით. ამ დროს მიიღება ექვსამდე სხვადასხვა ბორანი: B₂H₆(აირი), B₄H₁₀(აირი), B₅H₉(სითხე), B₅H₁₁(სითხე) და B₁₀H₁₄(მყარი). ყველაზე დიდი რაოდენობით წარმოიქმნება ”ბორბუტანი”.

წყლის მოქმედებით ბორანები ადვილად იშლება:

B₂H₆ + 6 H₂O → 2 H₃BO₃ + 6 H₂

ბორანების მოლეკულების სტრუქტურული აღნაგობის საკითხი საბოლოოდ არ არის გადაჭრილი. სავარაუდოდ ადგილი აქვს წყალბადური ბმის წარმოქმნას.

ბორწყალბადისა და ამიაკის ურთიერთმედებით მიიღება ბორამიდები:

B₂H₆ + 2 NH₃ → 2 H₃BNH₃ (ანუ B₂H₆ × 2 NH₃)

ერთ-ერთი ბორამიდი (ბორაზოლი) B₃N₃H₆ უფერო სითხეა (Tდუღ 55°C) და თავისი აღნაგობით ჰგავს ბენზოლს (ექვსკუთხედი, რომელშიც B და N ატომები განლაგებულია მორიგეობით) და ამიტომ მას უწოდებენ არაორგანულ ბენზოლს.

ბორატებზე (ორთობორმჟავას მარილი) ტუტის მოქმედებით მიიღება მეტაბორატი:

Na₂B₄O₇ + 2 NaOH → 4 NaBO₂ + H₂O

ბორატს იყენებენ მინანქრების, ჭიქურების და ოპტიკური მინის დასამზადებლად. როგორც ანტისეპტიკური საშუალება კონსერვების წარმოებაში და სხვა. ბორატი გამოიყენება აგრეთვე ლოთონების რჩილვის დროს - სარჩილავ ადგილზე ოქსიდების ფენის მოსაცილებლად აყრიან ბორატს. ბორატთან ზოგიერთი ლითონთა ოქსიდების შელღობისას უკანასკნელნი იხსნებიან მასში და B₂O₃-თან შეფერილ მარილებს (”მინებს”) წარმოქმნიან; მაგ. კობალტის ოქსიდთან იგი წარმოქმნის კობალტმეტაბორიტს - Co(BO₂)₂ ლურჯ მინას, ქრომის ოქსიდთან მწვანე მინას - Cr(BO₂)₃.

ნატრიუმპერბორატი - NaBO₃ საუკეთესო სადეზინფექციო საშუალებაა. იგი გამოიყენება მატყლის, აბრეშუმის, შალის, სპილოს ძვლისა და ა.შ. გასარეცხად და გასათეთრებლად. იგი მიიღება შემდეგი რეაქციით:

NaBO₂ + H₂O₂ → NaBO₃ + H₂O

 

წარმოება

ბორის გლობალურმა ხარჯმა 2005 წელს რეკორდს მიაღწია - 1.8 მილიონი ტონა B₂O₃. მომდევნო პერიოდში გაიზრდება მოთხოვნა აზიიდან, ევროპიდან და ჩრდილოეთ ამერიკიდან. ფორმა, რომლითაც მოიხმარება ბორი უკანასკნელ, ხანებში შეიცვალა. კოლემანიტის მსგავსი საბადოების გამოყენება შემცირდა შემდგომ დარიშხანის მოხმარებასთან დაკავშირებით. მომხმარებელი ეძებს სუფთა ბორატებს და ბორის მჟავას, რათა გაჭუჭყიანება იყოს ნაკლები. 1 გ კრისტალური ბორის საშუალო ფასია 5$ US .

ბორის მჟავაზე მოთხოვნის გაზრდამ გამოიწვია მწარმოებლების ინტერესის გაზრდა. კომპანიამ ”Eti Mine” თურქეთში გახსნა ახალი ბორის მჟავას ქარხანა, რომლის წარმოების მოცულობაა 100.000 ტონა წელიწადში (2003 წელი). Rio Tinto ჯგუფმა თავის ქარხანაში გაზარდა ბორის წარმოების მოცულობა წელიწადში 260.000 ტონიდან (2003) 310.000 ტონამდე (2005 წლის მაისი). ჩინური ბორის მწარმოებლებს უკვე შეუძლიათ დააკმაყოფილონ სწრაფად მზარდი მოთხოვნა უმაღლესი ხარისხის ბორატებზე. მათ 2005-2006 წლებში შეძლეს იმპორტის გაზრდა 100-ჯერ. დინატრიუმტეტრაბორატზე და ბორის მჟავაზე მოთხოვნა იმავე პერიოდში გაიზარდა 28%-ით.

გლობალურმა მოთხოვნამ მიგვიყვანა ბოჭკოვანი მინის და ბორსილიკატების პროდუქტების წარმოების ზრდამდე. მოთხოვნა მანუფაქტურული მდგრადი ბოჭკოვანი მინის წარმოებაზე თანდათან გაიზარდა აზიაში, რამაც დასვა საკითხი განვითარებულიყო ბორისაგან თავისუფალი ბოჭკოვანი მინის მიღების ტექნოლოგიები.

ენერგიის ხარჯების ბოლოდროინდელმა ზრდამ შეიძლება მიგვიყვანოს ბოჭკოვანი მინის გამოყენების იზოლაციასთან , რაც გამოიწვევს ბორის ხარჯების შემცირებას. Roskill Consulting ჯგუფმა გაიანგარიშა ბორის მსოფლიო ხარჯი, რომელიც შეიძლება გაიზარდოს წელიწადში 3.4%-ით და 2010 წლისათვის მიაღწიოს 21 მილიონ ტონას.

გამოყენება

ბორი წარმოადგენს კოროზია და ტემპერატურამედეგი ნალღობების, კომპოზიციური მასალების (ბოროპლასტმასების), ასევე ბირთვული რეაქტორების მარეგულირებელი დანადგარების კომპონენტს. ბორი აგრეთვე გამოიყენება ფოლადის ნაკეთობების ზედაპირის ბორირებაში მისი მექანიკური და კოროზიული თვისებების გასაუმჯობესებლად და ნახევარგამტარების ინდუსტრიაში.

ბორი მცირე რაოდენობით (პროცენტის მეათასედი ან მეათიათასედი ნაწილი) შეჰყავთ ფოლადში და ზოგიერთ ფერად ნალღობებში (მაგ. ბრონზა). ბორი ფოლადში შემავსებლად შეჰყავთ 0.003%, ბორი ფერობორიდის სახით ადიდებს წრთობის ადგილის სიღრმეს და ამით ზრდის ნაკეთობის მდგრადობას.

ბორის ნაერთები გამოყენებულია მიკროსასუქებად. დიდი მნიშვნელობა აქვთ ბორმჟავასა და ბორატებს.

იზოლაცია

ბორის ნაერთებიდან უმთავრესად გამოიყენება ნატრიუმტეტრაბორატჰეპტაჰიდრატი (Na₂B₄O₇), რომელიც გამოიყენება საიზოლაციო ბოჭკოვანი მინებისა და ნატრიუმის პერბორატის დასამზადებლად.

დეტერგენტები და მათეთრებელი აგენტები

ბორატი გამოიყენება სარეცხ საშუალებებში, როგორც მათეთრებლის პრეკურსორი. განსაკუთრებით კი ნატრიუმის პერბორატი წარმოადგენს აქტიური ჟანგბადის წყაროს ბევრ დეტერგენტში, სარეცხ საშუალებებში და მათეთრებლებში. იგი აგრეთვე გვხვდება ზოგიერთი კბილის მათეთრებლის ფორმულაში.

მინა და კერამიკა

აშშ-ში ბორის 70% გამოიყენება მინისა და კერამიკის წარმოებაში.

ბორსილიკატურ მინას, რომლის ტიპიური შედგენოლობაა 12-15% B₂O₃, 80% SiO₂ და 2% Al₂O₃, თერმული გაფართოების დაბალი კოეფიციენტი აქვს, და შესაბამისად თერმული შოკის მიმართ დიდად გამძლეა. დურანი და პირექსი არის ორი მთავარი ბრენდი ამ ტიპის მინებისათვის.

ბორის ბოჭკოები (ძაფები) ძალიან მდგრადი მსუბუქი მასალებია, რომელიც გამოიყენება აეროსივრცეში როგორც კომპოზიციური მასალების კომპონენტი, ასევე სპორტული ინვენტარისათვის, როგორიცაა გოლფის ჯოხი და სათევზაო ანკესი. ბოჭკოები შეიძლება მივიღოთ ბორის ორთქლის მოქმედებით ვოლფრამის ძაფზე.

ბირთვულ რეაქტორებში ბორით დაცვა

ბორით დაცვა გამოიყენება ბირთვულ რეაქტორებში ბირთვულ რეაქციების კონტროლისათვის. იგი ხელს უწყობს ნეიტრონების დაჭერას.

ნახევარგამტარების ინდუსტრია

ბორი უმნიშვნელოვანესი ტექნოლოგიური მასალაა ისეთი ნახევარგამტარებისათვის, როგორიცაა სილოკონი, გერმანიუმი და სილიციუმკარბიდი. ბორის ნახევარგამტარად გადაქცევის ტრადიციულ მეთოდს წარმოადგენს მისი ატომური დიფუზია მაღალ ტემპერატურაზე. ამ პროცესში აგრეთვე გამოიყენება მყარი (B₂O₃), თხევადი (BBr₃) და აირადი (B₂H₆ ან BF₃) ბორის წარმოებულები. თუმცა 1970 წლის შემდეგ ბორის მიღების წყაროდ გამოყენებულია BF₃. ნახევარგამტარების ინდუსტრიაში ბორტრიქლორის აირი აგრეთვე მნიშვნელოვანი ნაერთია. ბორის წყაროდ რეაქტორებში აგრეთვე გამოიყენება ტრიეთილბორანი. ასევე გამოიყენება ბორის შემცველი მძიმე ნახშირბადის აპკი, სილიციუმის ნიტრიდისა და ბორის ნიტრიდის ნარევის აპკები.

საინჟინრო მასალა

ბორის კარბიდი, რომელიც წარმოადგენს ძირითად კერამიკულ მასალას, მიიღება B₂O₃-ის შეერთებით ნახშირბადთან ელექტრულ ღუმელში.

2 B₂O₃ + 7C → B₄C + 6 CO

იგი გამოიყენება ტანკების, ტყვიაგაუმტარი ჟილეტების ჯავშნისათვის. მათ ასევე შეუძლიათ ნეიტრონების შთანთქმა და ამ დროს არ წარმოქმნიან სიცოცხლისუნარიან რადიობირთვებს. ამიტომ იგი შეიძლება მძლავრ ქარხნებში გამოყენებულ იქნას წარმოქმნილი რადიაციის შთანთქმისათვის.

BCN და BeB₂ ნაერთების მექანიკური თვისებები მასალა ალმასი კუბური BC₂N კუბური BC₅ კუბური BN B₄C BeB₂ ვიკერის სიმაგრე (გპა) 115 76 71 62 38 22 მსხვრევისადმი მდგრადობა (მპა მ¹/²) 5.3 4.5 9.5 6.8 3.5

ბორის ნაერთები ცნობილია თავიანთი გამორჩეული სიმაგრით და მდგრადობით, ესენია:

ჰეტეროალმასი ( BCN)

ეს ნაერთი ნახშირბადის მიმართ იზოელექტრულია, მას აქვს როგორც ჰექსაგონალური (რბილი გრაფიტის მსგავსი - h-BN) და კუბური (მაგარი, ალმასის მსგავსი c-BN) ფორმები. h-BN გამოიყენება როგორც მარალტემპერატურული კომპონენტი და საპოხი ნივთიერება. c-BN აგრეთვე ცნობილია კომერციული სახელწოდებით ბორაზონი. ეს არის საუკეთესო გასაპრიალებელი მასალა. მისი სიმაგრე მცირედ ნაკლებია, მაგრამ ქიმიური სტაბილურობით აღემატება ალმასს.

რენიუმ დიქლორიდი შეიძლება მივიღოთ ჩვეულებრივი წნევის დროს, მაგრამ იგი ძალზედ ძვირია რენიუმის გამო. ReB₂-ის სიმაგრე ჩანს შედარებით ანიზოტროპული, რადგანაც მას აქვს ჰექსაგონალური ფენოვანი სტრუქტურა. შეიძლება შევადაროთ ვოლფრამის კარბიდს, სილიციუმის კარბიდს, ტიტანიუმის დიბორიდს ან ცირკონიუმის დიბორიდს.

AlMgB₁₄ + TiB₂ კომპოზიტს აქვს მაღალი სიმაგრე და ცვეთამედეგობა. ამიტომ გამოიყენება როგორც შესაფუთი მასალა მაღალი ტემპერატურისაგან დასაცავად.

ბორის კარბიდი და კუბური ბორის ნიტრიდი ფართოდ გამოიყენება სახეხი მასალების დასამზადებლად. მეტალური ბორიდები გამოიყენებიან საგნების შესაფუტად ქიმიური და ფიზიკური ზემოქმედებისაგან დასაცავად.

გამოყენების სფერო

ბორი არის ნეოდინიუმ მაგნიტის (Nd₂Fe₁₄B) შემადგენელი. ისინი გვხვდება ელექტროტექნიკაში, ელექტრულ მექანიზმებში, როგორიცაა მაგნიტურ რეზონანსული გამოსხივება (მრგ), სხვადასხვა სახის ძრავები და კომპიუტერები HDDs, CD და DVD ფლეიერები, მობილური ტელეფონები, დროის ჩამრთველები, მოლაპარაკე აპარატები და ა.შ.

სახამებლის და კაზეინის შემცველი ადგეზიები, რომლებიც შეიცავენ ნატრიუმის ტეტრაბორატდეკაჰიდრატს (Na₂B₄O₇•10 H₂0).

ანტიკოროზიულ სისტემებში აგრეთვე შედის ნატრიუმის ტეტრაბორატდეკაჰიდრატი.

ნატრიუმის ბორატები გამოიყენება როგორც ფლუსი ვერცხლის და ოქროს შესალღობად სხვა მეტალებთან ამონიუმის ქლორიდის თანაობისას. ისინი, როგორც ცეცხლმედეგი ნაერთები ემატებიან პლასტიკატებს და რეზინის ნაწარმებს.

ბორის მჟავა (იგივე ორთობორის მჟავა) H₃BO₃ გამოიყენება ბოჭკოვანი მინის წარმოებაში და მინის პანელების მოსაწყობად.

ბორის მჟავას აგრეთვე აქვს ანტისეპტიკური, ანტისოკოვანი და ანტივირუსული თვისებები და ამიტომ იგი გამოიყენება როგორც წყლის გამწმენდი საშუალება საცურაო აუზებში. ბორის მჟავა ასევე ტრადიციულად გამოიყენება როგორც ცნობილი პრეპარატი ჭიანჭველების, რწყილების და ტარაკნების საწინააღმდეგოდ.

კვლევის არეალი

მაგნიუმდიბორატი არის მნიშვნელოვანი სუპერგამტარი მასალა 39K ტემპერატურაზე. MgB₂-ის მავთული მიიღება მძლავრი პროცესების დროს ღუმელებში და გამოიყენება სუპერგამტარ მაგნიტში.

ბორის ნაერთები მოსალოდნელია გამოყენებულ იქნას ართრიტების სამკურნალოდ. იგი ასევე გამოიყენება, როგორც ლღობის ტემპერეტურის დეპრესანტი ნიკელ-ქრომის შენალღობში.

ბიოლოლოგიური როლი

ბორის შემცველი ბუნებრივი ანტიბიოტიკი ბორომიცინი გამოყოფილია სტრეპტომიცინისაგან. ბორი არის მცენარეებისათვის აუცილებელი საკვები ელემენტი. იგი უპირველესად საჭიროა უჯრედის გარსის ინტეგრირებისათვის. მარილის მაღალ კონცენტრაციას >1.0მნ შეუძლია გამოიწვიოს ფოთლებში მარგინალური და ნაწილობრივი ნეკროზი, ხოლო დაბალი კონცენტრაციის დროს (<0.8მნ) შეიძლება ადგილი ჰქონდეს იგივე სიმპტომებს.

ბორი აუცილებელია ვირთხების ჯანმრთელობისათვის, იგი ასევე აუცილებელია სხვა ძუძუმწოვრებისათვის.

ბორის როლი ცოცხალ ორგანიზმში არ არის დადგენილი. ადამიანის კუნთოვანი ქსოვილი შეიცავს (0.33–1)×10–⁴% ბორს, ძვლოვან ქსოვილი (1.1–3.3)×10–⁴% –ს, ხოლო სისხლი – 0.13მგ/ლ. ყოველდღიურად საკვებიდან ადამიანი ღებულობს 1–3მგ ბორს. მომწამვლელი დოზა არის – 4გ.

ანალიზური დახასიათება

საკვებში ან ნივთიერებებში ბორის რაოდენობის განსაზღვრისათვის გამოიყენება კოლორიმეტრული მეთოდი. ბორი გარდაიქმნება ბორის მჟავად ან ბორატებად, რომელიც მჟავა არეში კურკუმინის ქაღალდთან იძლევა წითელ კომპლექსს - როსოციანინს. კურკუმინი ყვითელი სტილბენური საღებარია.

 

ჯანმრთელობა და უსაფრთხოება

ელემენტი ბორი და ბორატები არატოკსიკურია ადამიანისა და ცხოველებისათვის (დაახლოებით მსგავსია სუფრის მარილისა). LD₅₀ (დოზა, რომლის დროსაც 50% არის სასიკვდილო) ცხოველებისათვის არის დაახლოებით 6გ/კგ-ზე წონის მიხედვით. ნივთიერებები დოზით LD₅₀ 2გ-ზე ზევით არ არის ტოკსიკური. მინიმალური ლეტალური დოზა ადამანებისათვის არ არის დადგენილი, მაგრამ აღნიშნული იყო რომ 4გ დღეში არის ინციდენტების გარეშე და ბორის მჟავას სამკურნალო დოზაა 20გ. თევზი ძლებს ბორის მჟავას ნაჯერ ხსნარში 30წთ-ის განმავლობაში და უფრო მეტ ხანს ბორაქსების კონცენტრირებულ ხსნარებში. ბორიტები უფრო ტოკსიკურებია მწერებისათვის, ვიდრე ძუძუმწოვრებისათვის. ბორანები და მსგავსი აირადი ნაერთები საკმაოდ მომწამვლელია.

ბორანები (ბორის წყალბად ნაერთები) ტოქსიკურია, ადვილად აალებადია და მოითხოვს სპეციალურ შენახვას. ნატრიუმის ბორჰიდრიდი ცეცხლსაშიშია მისი აღმდგენი ბუნების გამო. ბორის ჰალოიდიდები კოროზიულია.

მასალა მომზადებულია www.wikipedia.com -ის მიხედვით

---