Калининградский Государственный Технический Университет Кафедра химии
 Скачать 60.12 Kb.
|
|
ФГБОУ ВО «Калининградский Государственный Технический Университет» Кафедра химии Индивидуальная работа По дисциплине: неорганическая химия Тема: Бор Выполнила студентка: Алексеева Людмила Учебная группа 15-ПП Факультет: механико-технологический Проверил: Доцент кафедры химии Егорова Ксения Викторовна Калининград 2016 СодержаниеИстория открытий и ошибок 2 Атом, ядро, атомный реактор 4 Конкуренты алмаза 6 Физические свойства бора 8 Химические свойства бора 8 Важнейшие соединения бора 9 Физиологическая роль бора в жизни растений 12 Применение бора 14 Список литературы 15 История открытий и ошибокБор открыт в 1808г. Два известных французских ученых Жозеф Гей-Люссак и Луи Тенар «отняли» воду у борной кислоты и на полученный окисел подействовали металлическим калием. Новое вещество совершенно не походило на исходные продукты, и химизм процесса казался очевидным: кислота >прокаливание > ангидрит > восстановление > элемент С полным на то основанием Гей-Люссак и Тенар объявили об открытии нового элемента. Спустя несколько месяцев бор открыли вторично. Великий английский химик Хэмфри Дэви получил его при электролизе расплавленного борного ангидрида. На этом, казалось бы, можно закончить рассказ об истории открытия элемента №5, но одно обстоятельство не позволяет это сделать - сопоставление количественных характеристик элементарного бора, полученных его первооткрывателями и современными учеными. Величины настолько разные, что, кажется, будто речь идет о разных и притом не очень похожих веществах, и возникают сомнения в достоверности открытия бора в 1808 г. В рассуждениях великих химиков прошлого века все абсолютно правильно, и, тем не менее, открытое ими вещество никак не назовешь элементарным бором. Из-за большого сродства бора ко многим элементам, и, прежде всего к кислороду, продукт, полученный Гей-Люссаком и Тенаром, не мог содержать более 60...70% бора. То же самое и у Дэви. Это доказал Анри Муассан - выдающийся французский химик второй половины XIX в. Он же в 1892 г. предложил магниетермический способ получения бора по реакции В2О3 + 3Mg > 3MgO + 2В + 127 ккал. Коричневый порошок, остававшийся после удаления окиси магния, Муассан счел элементарным бором. Но оказалось, что и этот бор - далеко не элементарный: бора в нем не больше 90%. Немецкий ученый-металлург В. Кролль усовершенствовал способ Муассана, но и он не смог поднять чистоту конечного продукта выше, чем до 93...94%. Помимо всего прочего, бор знаменит еще и тем, что портил нервы многим выдающимся химикам. В 1858 г. Ф. Вёлер и А. Сент-Клер Девиль установили, что этот элемент существует в двух модификациях: кристаллической - алмазоподобной и аморфной - похожей на графит. Это положение быстро стало общепризнанным, вошло в монографии и учебники. Но в 1876 г. немецкий химик В. Гампе опубликовал статью, в которой утверждал, будто алмазоподобный бор, полученный тем, же способом, что у Вёлера и Сент-Клер Девиля, - это не элементарный бор, а борид алюминия состава AlB12. Еще через семь лет та же участь постигла графитоподобный бор. Его формулу (В48С2Аl) установил француз К. Жоли. Результаты работ Гампе и Жоли, естественно, вызвали сомнение коллег. И дело здесь не только в авторитете Вёлера и Сент-Клер Девиля - выдающихся ученых и отличных экспериментаторов. Формулы, полученные Гампе и Жоли, «не лезли ни в какие ворота» (если воротами считать классические теории валентности и химической связи). Тогда еще не знали, что атомы бора способны к образованию не только ионных, но и ковалентных связей; что они могут соединяться между собой в цепочки, каркасы, сетки; что при образовании боридов (боридами называются соединения бора с металлами) происходит как бы «наложение» нескольких типов химической связи. Знали о сродстве бора к кислороду, углероду, алюминию, но насколько велико это сродство, не догадывались. А именно из-за этих особенностей элемента №5 оказалось, что правы не великие, а малоизвестные химики. В 1908 г. американский исследователь Э. Вейнтрауб подтвердил странную формулу кристаллического бора - AlB12. А на следующий год, восстановив хлорид бора водородом в электрической дуге, Вейнтрауб первым получил бор 99%-ной чистоты. Тем не менее, и сегодня достаточно противоречивы ответы на вопрос о свойствах и «внешности» бора. Например, в Краткой химической энциклопедии говорится, что кристаллический бор - порошок серовато-черного цвета, а в другой энциклопедии химических знаний - трехтомных «Основах общей химии» Б.В. Некрасова описан бор «в виде темно-бурого порошка» и сказано, что «очень чистый бор бесцветен». Где же истина? Как ни странно, и там и там. На свойства элементов влияют - и очень сильно - даже десятые и сотые доли процента примесей. «Элементарный» бор получают несколькими способами - крекингом бороводородов, восстановлением на раскаленной танталовой нити и в электрической дуге, но, ни в одном случае не удается преодолеть высокое сродство бора к другим элементам, ни в одном случае не удается избежать «посторонних включений». Вот поэтому-то из одной авторитетной книги узнаем, что температура плавления элементарного бора 2075, а из другой (не менее авторитетной) 2300°C. То же самое - с температурой кипения: в одном справочнике находим ее равной 2550°C, а в другом 3860°C. Многое о боре до сих пор неизвестно. По-разному отвечают ученые и на вопрос, сколько же в действительности существует модификаций элементарного бора: одна, две, много... Все это, однако, не помешало бору и многим его соединениям войти в число важнейших материалов современной техники. Это произошло благодаря уникальному сочетанию полезных свойств элемента №5 Атом, ядро, атомный реакторАтом бора - «конструкция» довольно простая. В ядре пять протонов и пять или шесть нейтронов (изотопы бор-10 и бор-11 соответственно). Вокруг ядра вращаются пять электронов: два - на ближайшей к ядру оболочке, три - на наружной. Благодаря этим трем электронам бор и проявляет обычно валентность 3+. К электронному строению мы еще вернемся. Сейчас же речь о ядре атома бора и об «атомной службе» этого элемента. Природный бор состоит только из двух изотопов. На долю легкого бора-10 в природной смеси приходится около 19%, остальное - тяжелый бор-11. И эти цифры в разных изданиях несколько варьируются. Некоторые ученые считают, что отношение11В : 12В = 81 : 19 непостоянно и что в недрах земли происходит частичное разделение и перераспределение изотопов бора. По мнению других, все отклонения в изотопном составе - от того, что определяют его разными приборами и методами; но и в работах ученых этой группы говорится, что бор, выделенный из морской воды, на 2% тяжелее бора, полученного из минералов. Все сходятся на том, что бор мигрирует по планете, но какие процессы частично разделяют и перераспределяют изотопы бора - на этот вопрос никто не дал пока однозначного ответа. Есть, правда, другое объяснение отклонений в изотопном составе бора, полученного из разных образцов. Суть его в том, что под действием протонов часть бора-10 превращается в бериллий-7, а тот в свою очередь (после серии ядерных превращений) - в гелий-4. Вопрос об изотопном составе элемента №5 - далеко не праздный. По одной из самых важных для атомной техники характеристик - сечению захвата тепловых нейтронов - изотопы бора отличаются друг от друга очень сильно. Сечение захвата - это способность ядра захватывать замедленные (тепловые) нейтроны, служащие возбудителями и распространителями цепной ядерной реакции. С помощью веществ, имеющих большое сечение захвата, можно регулировать ход цепной реакции и, если нужно, гасить ее. Из таких веществ делают управляющие стержни атомных реакторов. Как конструкционные материалы «горячей зоны» такие вещества, конечно, не подходят. Наоборот, от элементов, имеющих большое сечение захвата, в том числе и от бора, конструкционные материалы атомной техники приходится тщательно очищать. Здесь нужны материалы с минимальным сечением, от которых нейтроны отскакивали бы, как горох от стенки. По величине сечения захвата тепловых нейтронов легкий изотоп бора занимает одно из первых мест среди всех элементов и изотопов, а тяжелый - одно из самых последних. Это значит, что материалы на основе обоих изотопов элемента №5 весьма интересны для реакторостроения, как, впрочем, и для других областей атомной техники. Интерес этот укрепляют отличные физико-механические свойства бора и многих его соединений: прочность, термостойкость, твердость. По твердости, например, кристаллический бор (AlB12) занимает второе место среди всех элементов, уступая лишь углероду в виде алмаза. Разделять природный бор на изотопы и получать соединения бора с измененным изотопным составом умеют уже во многих странах. Разделяют, конечно, не элементарный бор, а одно из его соединений, чаще всего газообразный при нормальных условиях трехфтористый бор. В жидкость ВF3 превращается при температуре около минус 100°C. Установлено, что молекулы трехфтористого бора, в состав которых входит бор-11, немного подвижнее тех, в которых заключен бор-10. Из-за этого 11ВF3испаряется из жидкого трехфтористого бора чуть-чуть легче и быстрее, чем 10BF3. Этой минимальной разницей в свойствах и пользуются для разделения изотопов бора в ректификационных колоннах. Процесс этот сложный и долгий - все-таки разница в свойствах моноизотопных фторидов бора очень невелика. Конечно, регулирующие стержни делают не из фторида бора - даже если его изотопный состав изменен. Но превратить BF3 в элементарный бор или карбид бора В4С намного проще, нежели разделить изотопы. Это делается чисто химическими способами. Способностью бора активно захватывать нейтроны пользуются и для защиты от нейтронного излучения. Широкое распространение получили борные счетчики нейтронов. Конкуренты алмазаВ предыдущей главе уже упоминался карбид бора В4С - как один из материалов для изготовления регулирующих стержней. Но это вещество, впервые полученное еще Анри Муассаном, нужно не только атомникам. Уже много лет его применяют для обработки твердых сплавов, потому что по твердости карбид бора превосходит почти все прочие кристаллы, уступая лишь алмазу. Этим черным блестящим кристаллам не страшен разогрев. С повышением температуры их свойства почти не меняются, а плавится карбид бора лишь при 2350°C. Более того, при температуре ниже 1000°C это вещество обладает исключительной химической стойкостью: в этих условиях на него не действуют ни кислород, ни хлор. Это значит, что инструмент из карбида бора может работать при высоких температурах в окислительных средах. Причины сочетания великолепных физико-механических и химических свойств этого вещества объясняются строением атома бора и кристаллической структурой карбида бора. Чтобы пояснить их, вернемся к электронному строению элемента №5. Напомним, что в атоме бора вокруг ядра вращаются пять электронов, из них три на наружной оболочке. Эти три электрона неравноценны: два составляют пару, а третий - не спаренный и потому особенно «буйный». По законам квантовой механики не спаренный электрон всегда стремится найти себе пару - электрон с противоположно направленным спином (спином (от английского spin - вращение) называется собственный момент количества движения элементарной частицы), а найти ее он может только в другом атоме. В результате образуются ковалентные связи, при которых электроны двух или нескольких атомов образуют общее электронное облако. Ковалентная связь - самая прочная из всех видов химической связи. В полимерных молекулах так связаны все атомы «скелета», и поэтому так трудно разрушить связи в полимере. А поскольку в кристалле бора атомы оказываются, связаны именно такой связью, то любой кристаллик элемента №5 можно рассматривать как молекулу полимера, неорганического полимера. Карбид бора - тоже полимер. Правильнее его формулу писать не В4С, а (B12C3)n. Элементарная ячейка таких кристаллов - ромбоэдрическая, ее каркас образуют 12 прочных, компактных (и ковалентно связанных) атомов бора. Внутри этого каркаса располагается линейная группа из трех связанных между собой атомов углерода. Ковалентные связи возникают также между «хозяевами» и «гостями». В результате получается настолько прочная конструкция, что ее очень трудно разрушить любыми воздействиями. Поэтому карбид бора и тверд, и прочен, и химически неуязвим, и термически стоек. Подобным образом построены и кристаллы многих боридов, причем ковалентной связью, иногда соединяются атомы бора с металлами. Самый термостойкий из всех боридов - диборид гафния HfB2, который плавится только при 3250°C. «Рекордист» по химической стойкости - диборид тантала TaB2. На него не действуют никакие кислоты, даже кипящая царская водка. И напоследок - о соединениях бора с азотом. Характерно, что сочетание элементов №5 и 7, по существу, дублирует элемент №6. Известно вещество боразол - B3N3H6, которое не случайно иногда называют неорганическим бензолом. У бензола и боразола почти идентичное строение, близкие физические и химические свойства (правда, в большинстве реакций боразол ведет себя активнее бензола), причем не только у самих веществ, но и у аналогичных их производных. BN - таков состав вещества, которое иногда называют белым графитом. Его получают, прокаливая технический бор или окись бора в атмосфере аммиака. Это белый, похожий на тальк порошок, но сходство с тальком чисто внешнее, намного больше и глубже сходство аморфного нитрида бора с графитом. Одинаково построены кристаллические решетки, оба вещества с успехом применяют в качестве твердой высокотемпературной смазки. После того как в условиях сверхвысоких давлений и высоких температур удалось перестроить кристаллическую решетку графита и получить искусственные алмазы, подобную операцию провели и с белым графитом. Условия опыта, в котором это удалось сделать, были такими: температура 1350°C, давление 62 тыс. атм. Из автоклава вынули неопределенного цвета кристаллы, внешне совершенно непривлекательные. Но эти кристаллы царапали алмаз. Правда, и он не оставался в долгу и оставлял царапины на кристаллах нитрида бора. Это вещество назвали боразоном. Хотя твердость алмаза и боразона одинакова, последний имеет два очень значимых для техники преимущества. Во-первых, боразон более термостоек: он разлагается при температуре выше 2000°C, алмаз же загорается при 700...800°C. Во-вторых, боразон лучше, чем алмаз, противостоит действию ударных нагрузок - он не столь хрупок. Известное сходство с углеродом проявляет и сам бор, а не только его соединения с азотом. Это не должно удивлять. Бор и углерод - соседи по менделеевской таблице, оба элемента - неметаллы, мало отличаются размеры их атомов и ионов. Главное следствие этого сходства - быстрое развитие химии бороводородов, которая, по мнению многих ученых, может со временем стать «новой органикой». Напомним, что просто «органика», органическая химия, это, по существу, химия углеводородов и их производных. Физические свойства бораАморфный бор – порошок бурого цвета. Обладает большей реакционной способностью, чем кристаллический бор. Кристаллический бор – вещество черного цвета. Известно более 10 аллотропных модификаций бора, которые кристаллизуются в ромбической и тетрагональной сингониях. Кристаллический бор построен из икосаэдров – двадцатигранников, состоящих из 12 атомов бора. α-ромбический бор состоит из икосаэдров, образующих искаженную кубическую упаковку. Каждый икосаэдр соединяется с шестью соседними, образуя слои, объединенные в бесконечную структуру. Наиболее устойчивая модификация – β-ромбический бор – состоит из структурных единиц, состоящих из икосаэдров в икосаэдрах. Температура плавления 2074 °C, температура кипения 3658 °C, плотность 2,31–2,35 г/см3. Обладает полупроводниковыми свойствами. Бор по твердости занимает второе место после алмаза, очень хрупок, в пластичное состояние переходит при 2000 °C. Химические свойства бораКристаллический бор химически инертен.
2В + 3F2 = 2BF3
Бор реагирует с кислородом при 750 °С: 4В + 3О2 = 2В2О3.
При температуре выше 1200°С бор реагирует с хлором и азотом: 2В + 3Cl2 = 2BCl3, 2B + N2 = 2BN.
При сильном нагревании реагирует с устойчивыми оксидами: 3SiO2 + 4B = 3Si + 2B2O3.
Кристаллический бор не взаимодействует даже с кипящими концентрированными растворами кислот. Аморфный бор окисляется горячими концентрированными растворами азотной, серной кислот и царской водкой: B + 3HNO3 = H3BO3 + 3NO2.
Со щелочами бор взаимодействуют только в присутствии окислителей: 4B + 4NaOH + 3O2 = 4NaBO2 + 2H2O. Важнейшие соединения бораСоединения бора со степенью окисления +1. Бура (тетраборат натрия) Na2B4O7. H2O- соль тетраборной кислоты.Обычная бура (десятиводный гидрат) образует большие бесцветные прозрачные призматические кристаллы; базоцентрированная моноклинная решётка, а = 12, 19 Å, b = 10, 74 Å, с = 11, 89 Å, ß = 106°35´; плотностью 1, 69 — 1, 72 г/см3; в сухом воздухе кристаллы выветриваются с поверхности и мутнеют. При нагревании до 80°С декагидрат (от греч. deka десять — в сложных словах означает десять, вдесятеро) теряет 8 молекул воды, при 100 градусах медленно, а при 200°С быстро отщепляется ещё одна молекула воды, в интервале 350 — 400°С происходит полное обезвоживание. Растворимость буры (в г. безводной соли на 100 г. воды): 1, 6 (10°С), 3, 9 (30°С), 10, 5 (50°С). Насыщенный раствор кипит при 105°С. В воде бура гидролизуется, поэтому её раствор имеет щелочную реакцию. Она растворяется в спирте и глицерине. Сильными кислотами полностью разлагается: Na2B4O7 + H2SO4 + 5H2O = Na2SO4 + 4H3BO3. С окислами некоторых металлов бура даёт окрашенные бораты («перлы буры»): Na2B4O7 + CoO = 2NaBO2 + Co(BO2)2, что используется в аналитической химии для открытия этих металлов. При медленном охлаждении раствора обычной буры при 79°С начинает выкристаллизовываться октаэдрическая бура Na2B4O7 . 5H2O (или «ювелирная бура»), плотностью 1, 815 г/см3, устойчивая в интервале 60 — 150°С. Растворимость этой буры составляет 22 г. в 100 г. воды при 65°С, 31, 4 при 80°С и52, 3 при 100°С. Бура является важнейшим флюсом, облегчающим процесс плавки. Расплавленная бура образует при охлаждении на стенках тигля глазурь, предохраняет расплав от доступа кислорода и растворяет окислы металлов. При медленном термическом обезвоживании обычной буры получается пиробура с плотностью 2, 371 г/см3 и температурой плавления 741°С. Бура плавится и распадается на метаборат натрия и трёхокись бора, которые смешиваются в жидком состоянии: Na2B4O7 → 2NaBO2 + B2O3. Карбид бора B4C.Черные кристаллы с tпл=2450оС. Имеет плотность 2,5 г/см3. Обладает хорошей электропроводностью. Не растворяется в воде и кислотах. Разлагается растворами щелочей при нагревании. По твердости уступает лишь алмазу и боразону. Получают взаимодействием смеси бора (или В2О3) с углем в электрической печи(t>2000оС). Применяют для изготовления абразивных и шлифовальных материалов, в качестве полупроводника; обогащенный изотопом 10В - поглотитель нейтронов в ядерных реакторах. Соединения бора со степенью окисления +3. Тетраборан B4H10.Родоначальник гомологического ряда бороводородов с общей формулой BnHn+6. Бесцветный газ с плотностью 2,397 г/л, термически неустойчивый. Устойчив на воздухе. tпл=-120оС [1], tкип=18оС. Медленно разлагается водой, быстро - щелочами в растворе. Реагирует с кислородом, хлором, аммиаком. В лаборатории получают обработкой сплава бора с избытком магния 8Н раствором H3PO4, с последующей фракционной перегонкой. Применяют: в синтезе борорганических соединений, разделение цис- и транс- диолов, как катализатор окисления олефинов - в окиси и аллиловые спирты. Реакция тетраборана с кислородом: 1.2B4H10 + 11O2 → 4B2O3 + 10H2O (Условия: сжигание на воздухе) 2. B4H10 + 12H2O = 4B(OH)3I + 11H2T. 3. B4H10 + 4NaOH (конц.) + 12H2O = 4Na[B(OH)4] + 1IH2T. 4. 2B4H10 + 17Cl2 = 8BCl3 + 10НС1. 5. 3B4H10+12NH3 = 4B3H6N3+ 21H2 (200° С, р). Диборан B2H6. Родоначальник гомологического ряда бороводородов с общей формулой BnHn+4. Бесцветный газ с плотностью 1,234 г/л, термически неустойчивый. tпл=-165оС, tкип=-92оС. Реакционноспособный, реагирует с водой, кислородом воздуха (самовоспламеняется), щелочами, аммиаком. В лаборатории получают обработкой сплава бора с избытком магния 8Н раствором H3PO4, с последующей фракционной перегонкой. Применяют в качестве антиоксидантов, катализаторов окисления предельных и ароматических углеводородов в спирты и фенолы, добавки к смазочным маслам. Оксид бора B2O3. Белый, аморфный (стеклообразный) и кристаллический. Очень твердый, гигроскопичный, низкоплавкий, термически устойчивый. Аморфная форма начинает размягчаться выше 200оС и не имеет четкой температуры плавления. Кристаллическая форма плавится при t=450оС, а кипит при t=2250оС. Растворяется в воде, спирте. Аморфный реагирует с водой, щелочами, концентрированной фтороводородной кислотой. Восстанавливается металлами, углеродом. Применяется для получения бора, специальных стекол, керамики, эмали, боратов металлов.
Борная кислота H3BO3.В природе - минерал сассолин; содержится также в термальных водах. Белое вещество, разлагается при нагревании, перегоняется с водяным паром, окрашивает пламя горелки в зеленый цвет. tпл=171оС . Растворяется в горячей воде (растворимость сильно повышается с ростом температуры), также хорошо растворяется в спирте, несколько хуже - в ацетоне, почти не растворяется в эфире. При растворении в воде образуется гидрат, проявляющий слабые кислотные свойства. Реагирует со щелочами, концентрированной фтороводородной кислотой. Вступает в реакции комплексообразования. Применяют для получения специального стекла, керамики, цементов, флюсов, огнезащитных составов и пигментов, моющих и косметических средств, дезинфицирующих средств, для эмалирования железных сосудов (вводится в состав эмалей).
4H3BO3 + 2NaOH → Na2B4O7 + 7H2O H3BO3 + 4HF → H(BF4) + 3H2O Трифторид бора BF3. Бесцветный газ. tпл=-127оС, tкип=100оС, плотность 3,209 г/л . Гидролизуется во влажном воздухе и в воде. Растворяется в бензоле и керосине. Образует аддукты с органическими растворителями. Реагирует со щелочами. Вступает в реакции комплексообразования. Получают взаимодействием бора или боратов с F2, HF, NH4HF2, HSO3F. Применяют для разделения изотопов бора, в качестве наполнителя счетчиков нейтронов, как катализатор органических реакций. Нитрид бора BN. Белый граффитоподобный (a-модификация – белый графит) или алмазоподобный (b-модификация – боразон). Тугоплавкий, термически устойчивый, очень твердый (b-модификация). Нитрид бора представляет собой порошок, похожий на тальк с tпл=3000оС. Малореакционноспособный (особенно b-модификация); не реагирует с жидкой водой, кислотами. Разлагается щелочами в растворе. Реагирует с концентрированной фтороводородной кислотой, галогенами. Применяют: a-форма - для получения высокоогнеупорных материалов и термостойкого волокна, как полупроводник, как сухую смазку для подшипников; обогащенный изотопом 10В - поглотитель нейтронов в ядерных реакторах; b-форма - сверхтвердый абразивный материал.
Боразол (боразин) B3H6N3.Бесцветная жидкость с запахом бензола (неорганический бензол). tпл=-56оС, tкип=55оС, плотность 0,824 г/см3. Имеет циклическое строение (ВН)3(NH)3. Разлагается на свету. Реагирует с водой (медленно - с холодной, быстро - с горячей), щелочами, кислородом. Получают взаимодействием B2H6 с аммиаком выше 100оС. Применяют для получения термостойких полимеров. Фосфид бора BP.Светло-коричневый, очень твердый, термически устойчивый, при сильном нагревании плавится и частично разлагается. Не растворяется ни в одном из известных растворителей. Химически пассивный, не реагирует с водой, разбавленными кислотами и щелочами. Разлагается в концентрированной серной и азотной кислотах. При 300-600оС взаимодействует с кислородом и парами серы, с парами воды, со щелочами при спекании. Получают взаимодействием бора и фосфора в вакууме. Применяют для изготовления приемников ИК излучения, датчиков эдс Холла, активных сред лазера. Физиологическая роль бора в жизни растенийСреднее содержание бора в растениях 0,0001 %, или 1 мг на 1 кг массы. Наиболее нуждаются в боре двудольные растения. Обнаружено значительное содержание этого элемента в цветках, особен но в рыльцах и столбиках. В растительных клетках большая часть бора находится в клеточных стенках. Бор усиливает рост пыльце вых трубок, прорастание пыльцы, увеличивает количество цветков и плодов. Без бора нарушается процесс созревания семян. Он сни жает активность окислительных ферментов, оказывает влияние на синтез и передвижение стимуляторов роста. Бор необходим растениям в течение всей жизни. Он не может реутилизироваться в растениях, поэтому при его недостатке осо бенно страдают молодые растущие органы. Возникают заболева ние и отмирание точек роста. В растениях бор улучшает углеводный обмен, влияет на белко вый и нуклеиновый обмен. При его недостатке нарушаются син тез, превращение и передвижение углеводов, формирование реп родуктивных органов, оплодотворение и плодоношение. Считается, что основная физиологическая роль бора заключа ется в участии в обмене ауксинов и фенольных соединений. Регу лирование количества ауксинов и фенолов, по-видимому, являет ся основной физиологической функцией бора. Бор не входит в со став ферментов, но активирует ауксиноксидазу и β-глюкозидазу. При недостатке бора растения поражаются сухой гнилью (кор неплоды), коричневой гнилью (цветная капуста), дуплистостью (турнепс и брюква), бактериозом, желтеют (люцерна), усыхают их верхушки (табак), нарушается оплодотворение у льна, отмирает точка роста у подсолнечника. Особенно чувствительны к недостатку бора подсолнечник, лю церна, кормовые корнеплоды, лен, рис, кормовая капуста, овощ ные культуры, сахарная свекла. Высокие дозы бора вызывают у растений токсикоз, при этом бор в первую очередь накапливается в листьях. Избыток бора вы зывает своеобразный ожог нижних листьев, появляется краевой некроз, листья желтеют, отмирают и опадают. Различные сельскохозяйственные культуры неодинаково реа гируют на повышенное содержание бора в почве. Так, зерновые культуры страдают от избытка уже при содержании подвижного бора 0,7—8,8 мг/кг почвы, а люцерна и свекла могут переносить концентрацию бора в почве свыше 25 мг/кг почвы. Содержание бора в подвижной форме свыше 30 мг/кг почвы является причи ной тяжелых заболеваний растений и животных. Порог токсичности бора определяется не только его содержа нием, но и количеством и соотношением других элементов пита ния. Хорошая обеспеченность растений кальцием и фосфором по вышает их требовательность к обеспеченности бором. Особенно большую роль играет бор в условиях известкования кислых подзолистых почв, так как известкование уменьшает дос тупность бора, закрепляет его в почве и задерживает поступление в растения. Внесение бора на известкованных почвах полностью устраняет заболевание корнеплодов гнилью сердечка и картофеля паршой. На внесение борных микроудобрений положительно отзывают ся клевер, люцерна, картофель, гречиха, кукуруза, зерновые бобо вые, виноград, яблоня и др. Бором бедны дерново-подзолистые, дерново-глеевые, заболо ченные почвы легкого гранулометрического состава. В почвах тундры валовое содержание бора 1-2 мг/кг, подвижного - до 0,1 мг/кг, в дерново-подзолистых почвах - соответственно 2-5 и 0,04-0,60 мг/кг. Внесение бора целесообразно, если содержание подвижных форм в почве Нечерноземной зоны менее 0,2-0,5 мг/кг почвы, в Черноземной - 0,30-0,65. В качестве борных удобрений в сельском хозяйстве используют в основном боросуперфосфат и бормагниевые удобрения: Боросуперфосфат в первую очередь применяют в районах свек лосеяния и льноводства. Боросуперфосфат, содержащий 0,2 % В, применяют под сахар ную свеклу, кормовые корнеплоды, зерновые бобовые, гречиху, подсолнечник, огурец, овощи, плодово-ягодные. При основном внесении используют дозу 200-300 кг/га, а в рядки при посеве -100-150 кг/га. Под лен, огурец, овощи, плодово-ягодные вносят 150 кг/га, а под лен еще и в рядки - 50 кг/га. Бормагниевое удобрение (2,2 % В) применяют под сахарную свеклу, кормовые корнеплоды, зерновые бобовые, гречиху и лен, в почву в смеси с другими удобрениями вносят в дозе 20 кг/га. Борная кислота (17 % В) используется для некорневых подкор мок в дозе 500 - 600 г/га под семенники многолетних трав и овощ ных культур, для плодово-ягодных - 700-800 г/га и предпосев ной обработки семян различных сельскохозяйственных расте ний - в дозе 100 г. борной кислоты на 100 кг семян. Применение бораБор находит применение в виде добавки при получении коррозионно-устойчивых и жаропрочных сплавов. Поверхностное насыщение стальных деталей бором (борирование) повышает их механические и антикоррозийные свойства. Карбиды бора (В4С и В13С2) обладают высокой твердостью, это - хорошие абразивные материалы. Ранее их широко использовали для изготовления сверл, применяемых зубными врачами (отсюда название бормашина). Бор (в виде волокон) служит упрочняющим веществом многих композиционных материалов. Сам бор и его соединения - нитрид BN и другие - используются как полупроводниковые материалы и диэлектрики. Газообразный BF используют в счетчиках тепловых нейтронов. Бор (его нуклид 10В) характеризуется высоким эффективным сечением захвата тепловых нейтронов (3·10–25 м2): 105B + 10 n 42He + 73Li Важно, что при этой ядерной реакции возникают только стабильные ядра. Поэтому чистый бор и, особенно, его сплавы применяют в виде поглощающих нейтроны материалов при изготовлении регулирующих стержней для ядерных реакторов, замедляющих или прекращающих реакции деления. Около 50% природных и искусственных соединений бора используют при производстве стекол (так называемые боросиликатные стекла), около 30% - при производстве моющих средств. Наконец, примерно 4-5% соединений бора расходуется при производстве эмалей, глазурей, металлургических флюсов. В медицине бура и борная кислота (в виде водно-спиртовых растворов) находят применение как антисептические средства. В быту буру или борную кислоту используют для уничтожения бытовых насекомых, в частности тараканов (бура, попадая в органы пищеварения таракана, кристаллизуется, и образовавшиеся острые игольчатые кристаллы разрушают ткани этих органов). Список литературы
|
