Bór a zlúčeniny
Bór sa nachádza v periodickej sústave chemických prvkov v 3.A skupine a v 2. perióde. Má protónové číslo 5, jeho
elektrónová konfigurácia je1s²2s²2p¹. Patrí medzi polokovové prvky s vysokým bodom topenia aj varu .Jeho teplota topenia je 2027 ºC a
teplota varu 3927 ºC. Na rozdiel od ostatných prvkov 3.A skupiny má nekovový charakter. Svojimi chemickými vlastnosťami sa podobá kremíku.V
zlúčeninách sa vyskytuje prevažne ako trojmocný prvok, a to vo forme kyseliny boritej H B O a jej solí. Nie je rozpustný vo vode, nie je
jedovatý a je to dôležitý stopový prvok pre niektoré rastliny. Vo vode sú rozpustné len boritany alkalických kovov.
Kovové boritany, ktoré sú nerozpustné vo vode sa z pravidla rozpúšťajú v zriedených minerálnych kyselinách. Behom
rozkladu sa však musí zmes zohrievať pod spätným chladičom, aby kyselina boritá netiekla s vodnou parou. Zliatiny bóru sa rozpúšťajú v
minerálnych kyselinách za prítomnosti peroxidu vodíka. Zo všetkých stopových prvkov má najväčší vplyv na kvalitu a výšku dosahovaných
úrod. Bór ovplyvňuje aktivitu meristémových pletív. Je dokázané , že pri absencií bóru rastliny neprijímajú z pôdy potrebné množstvá
vápnika, ako i ďalšie katióny. Bór výrazne zvyšuje odolnosť rastlín voči suchu. Nedostatok bóru sa zvyšuje najmä v suchých podmienkach,
kedy je narušená pohyblivosť bóru v pôde. Potreba bóru sa zvyšuje tiež pri nízkom obsahu fosforu a vysokom obsahu dusičnanov v pôde. Priamo
vplýva na syntézu cukrov, ovplyvňuje metabolizmus nukleových kyselín, biosyntézu, uhlohydrátov, proces fotosyntézy, metabolizmus tvorby
bielkovýn a má tiež významné postavenie pri stabilizácií bunečných membrán.
Nečistý bór prvykrát
objavil a pripravil roku 1808 francúzsky chemik Gay Lussac zohrievaním kyseliny boritej draslíkom. Až v roku 1824 ho Jakob Berzélius označil za
samotný prvok.
Najväčšie svetové náleziská surovín s obsahom bóru sú v USA, Peru, Tibete a Turecku. Technicky
dôležitými ložiskami bóru sú ložiská kernitu v Kalifornií a boracitu a iných nerastov obsahujúcich bór na stassfurtských soľných
ložiskách. Nachádza sa aj v kremičitane turmalíne a v hornine datoline v Barrandiene a neďaleko Berouna v Čechách. Kyselina bóritá sa
vylučovala v oblasti vulkanickej činnosti a zo sopečných pár fumazol pri talianských mestách Sasso ako nerast sassolin a pri meste Lardeleso
ako larderit v tvare perleťovo lesklých šupiniek. Zlúčeniny bóru sa v malom množstve vyskytujú aj v morskej vode (v koncentrácií približne
5 mg/l) a v niektorých minerálny ch prameňoch.
Bór sa vyskytuje v dvoch modifikáciách, a to ako amorfný (hnedý
amorfný prášok) a ako kovový(kryštáliky kovového lesku), ktorý dosahuje tvrdosť 9,3 na Mahrsovej stupnici tvrdosti. Elementárny bór sa v
praxi používa len minimálne, pretože príprava skutočne vysoko čistého bóru je náročná a zložitá procedúra. V prírode sa prakticky
nevyskytuje a stretávame sa s ním iba v zlúčeninách. Elementárny bór sa používa ako dezoxidačný prostriedok pri odlievaní medi a je
prísadou do niektorých ocelí vo forme zliatiny so železom - ferobóru, ktorý obsahuje 10 až 20%. Prísada bóru zlepšuje v hútnictve kvalitu
zliatin medi, hliníka, niklu a „bórovaním“, t.j. nasýtením povrchu ocele bórom, sa zvyšuje odolnosť výrobkov.
V súčasnosti
majú veľký význam zlúčeniny bóru s vodíkom – bórovodíky, čiže bórany ako vysoko výhrevné palivá pre raketové
motory. Sú typu dibóran , pentabóran, hexabóran, dekabóran, typu tetrabóran a iné. Bórany sú veľmi reaktývne látky, slúžia na prípravu
ďalších zlúčenín. Napríklad tetrahydridoboritan lítny, ktorý sa používa ako mimoriadne silnmé redukčné činidlo a zdroj nasýteného
vodíka. Veľmi praktický význam majú hydrixiboritany. Z nich je najznámejší boritan hlinitý, ktorý má vysoké spaľovacie teplo.
Najznámejším bóranom je dibóran B H samozápalný plyn s bodom varu 92,5 ºC. Vyššie bórany majú za normálnych podmienok kvapalné
skupenstvo a sú aj stálejšie voči hydrolytickému rozkladu.
Nitrid bóru je v súčasnosti spolu s diamantom
považovaný za najtvrdšiu známu látku. Tento nitrid sa určitým technologickým postupom používa na prekrytie kovových povrchov. Nástroje s
týmto povlakom sú výrazne tvrdšie a dlhodobo odolnejšie. Veľmi tvrdým materiálom je tiež karbid bóru B C , ktorý sa používa na výrobu
brúsnych materiálov. Najznámejšou a bežne v praxi najpoužívanejšou zlúčeninou bóru je borax alebo tetraboritan disódny Na B O.10 H O ,
táto zlúčenina sa používa v sklárskom priemysle, kde vytvára tzv. bórosilikátové sklá, ktoré sa vyznačujú vysokou tepelnou odolnosťou a
pod označením Pyrex sa používajú na výrobu chemického a kuchynského riadu.
Bezvodný bórax sa veľmi často používa v metalurgií ,
kde tavenina bóraxu prekrýva roztavený kov a funguje ako ochranný prvok proti oxidácií spracúvanej zliatiny. V analitickej chémií je zmes
bóraxu s uhličitanom sódnym univerzálnym tavidlom, používaným na rozklad neologických a ďalších ťažko rozpustných vzoriek. Odpradávna
dodával lesk golierom a manžetám pri žehlení bielizne.
Zaujímavou zlúčeninou bóru je anorganický benzén –
borazol, vzniká z dibóranu pôsobením amoniaku ako pohyblivá kvapalina aromatického zápachu. Je horľavá a dobre rozpúšťa
tuky. Známe sú zlúčeniny bóranu s kovmi. Existuje široká škála boridov s rôznou stechiometrickou a kryštalickou štruktúrov, pričom tieto
zlúčeniny často vykazujú veľmi zaujímavé vlastnosti. Napríklad boridy zirkónu Zr B a titánu Ti B majú 10-krát vyššiu tepelnú a
elektrickú vodivosť ako samotné kovy. Borid horčíka Mg B patrí medzi veľmi perspektívne materiáli t hľadiska vývoja suprovodičov,
fungujúcich za vysokých teplôt. Boridy fosforu a arzénu sú sľubné vysoko teplotné polovodiče.
Bór sa používa
aj v keramike predovšetkým ako zložka glazúr. Bór sa tiež používa aj pri konštrukcií jadrových reaktorov a to pri výrobe neutrónových
zrkadiel a moderátorových tyčí. Jeho zlúčeniny intenzívne sfarbujú plameň dozelena. Tento jav sa využíva na prípravu zmesí pre
pyrotechnické účely a v analitickej chémií slúži ako dôkaz prítomnosti bóru v analizovanej vzorke.
Jeho kyselina trihydrogén boritá
je antiseptickým prostriedkom pri príprave bórovej vody na liečenie očných zápalov a bórová vazelína na hojenie rán. Kyselina boritá
farbí nesvietivý plameň nazeleno. Kyselina boritá sa od väčšiny prvkov rozdeľuje destilačne vo forme methylesteru, pričom destiluje v
destilačnom zariadení za prítomnosti methylalkoholu a minerálnej kyseliny pr. kyseliny fosforečnej. K dôkazu kyseliny boritej sa využíva aj
vznik komplexných kyselín s viacsýtnymi alkoholamy. Pridaním komplexotvorného činidla ku neutrálnemu boritanu poklesne jeho pH.
Zdroje:
Holzbecher, Z.: Analytická chemie. SNTL. Praha 1974, internet
Zones.sk – Zóny pre každého študenta