ホウ素は、周期表の第 13 族に含まれる化学元素で、植物の成長に不可欠です。産業界でも広く使われています。それは本質的に純粋な結晶であり、光沢のある黒色の半導体です。つまり、非常に高い温度では金属のように機能し、温度が下がると絶縁体のように機能します.
ホウ素は非常にもろく、道具としては使えません。しかし、いくつかの研磨剤を引っ掻くのは十分に難しい.ホウ素のこれらの異常な特性は、さまざまな理由で発生します。この記事では、ホウ素の異常な挙動の背後にある理由を探ります。
ホウ素の特性、用途、および出現
ホウ素はジョセフ・ルイ・ゲイ・リュサックとルイ・ジャック・テナールによって最初に発見されました。これらのフランスの化学者は、孤立した形でホウ素を発見しました。後に英国の化学者ハンフリー・デービー卿が、カリウムと共に酸化ホウ素 (B2O3) を発見しました。何世紀にもわたって、この非晶質の製品は黒色の粉末の形でしかありませんでした。
ホウ素は無定形の性質を持ち、ロケット燃料の点火装置や火工品のフレアに使用されます。要素の特性により、フレアは独特の緑色をしています。ホウ素は、ホウ酸（またはホウ酸）、酸化ホウ素、ホウ砂（ホウ酸ナトリウム）などの化合物で構成されています。これらの成分は、目薬、洗剤、防腐剤などの日常的に使用される製品に含まれています.
ホウ素を純粋な結晶形で入手するのは困難です。これは通常、塩化物または臭化物 (BBr3、BCl3) を水素で還元することによって得られます。この反応は、電気的に加熱されたタンタルフィラメントで行われます。ホウ素は、鋼を硬化させるために限られた規模で使用されます。多くの非鉄産業はホウ素を脱酸剤として使用しています。同時に、ホウ素は銅基合金の解毒剤としても使用されます。
基本的なホウ素の事実
周期表の 5 番目の元素です。
原子番号は 5 です。
B はホウ素を表すために使用されます。
ホウ素は、周期表のグループ 13、周期 2、およびブロック P に属します。
この元素は半金属族に属します。
電子配置は [He]2s2²p¹ です
天然のホウ素は、B-10 と B-11 という 2 つの安定同位体でできています。
ホウ素の融点は 2350 K (2077 ºC または 3771 ºF) で、沸点は 4000 K (4273 ºC または 7232 ºF) です。
密度は 2.08g/cm3 です
ホウ素の異常な行動の背後にある理由
第一に、要素の異常な動作は、同じグループの別の要素と比較して、その固有の特性を指します。周期表の 13 番目の要素であるホウ素は、特定の異常な特性を表しています。また、そのファミリーの他の要素とも異なります。ホウ素の異常な挙動の背後にある理由は次のとおりです。
ホウ素の原子番号とイオン サイズは非常に小さいです。
ホウ素の原子価殻には d 軌道がありません。
この元素はサイズが小さいため、高いイオン化エンタルピーを持っています.
この族の他の元素は金属ですが、ホウ素はメタロイドです。
ホウ素は、他の元素とは対照的に電気の悪い導体です。
この元素は、結晶形だけでなく非晶質形でも存在し、同素体を示します。
ホウ素の異常な性質:
ホウ素は小さい元素なので、他の元素に比べて硬いです。
また、融点と沸点が高いです。
このグループの他の元素はイオン性および共有結合性化合物を形成しますが、ホウ素は共有性化合物のみを形成します。
酸化ホウ素は、その水酸化物とともに弱酸性であり、アルカリを溶解してメタボレートを形成します。
4 H3BO3 + 2 NaOH→Na2B4O7+7 H2O
第 13 族元素のすべての三ハロゲン化物は共有結合であるため、水で加水分解するのに役立ちますが、ホウ素には d 軌道がないため、その三ハロゲン化物が水中で四面体種を形成します。
BCl3+4H2O→ [B(OH)4]–H++3HCl
ホウ素はサイズが小さいため、その三ハロゲン化物は単量体です。さらに、サイズが小さいため、周囲に 4 つの大きなハロゲンを詰め込むことができません。ホウ素族の他の元素は、二量体化および重合化できます。
B の最大共有結合数は 4 ですが、ホウ素族の他の元素の結合結合結合数は 6 です。
ホウ素反応
4 B + 3 O2 → 2 B2O3
ホウ素は、水、フッ化水素酸、または塩酸と反応しません。この要素は、加熱された状態で硫酸や硝酸などの特定の要素や化学物質とのみ反応します。これらの状況下では、ホウ素は酸化して酸化ホウ素を形成します。したがって、ホウ素は酸化性酸とのみ反応すると結論付けることができます。
B+HCl→反応なし
2B + 3H2SO4→ 2H3BO3+ 3SO2
ホウ素は室温では化学的に不活性です。ホウ素は、フッ素および酸素との反応により、三フッ化物と酸化ホウ素を形成します。温度が上昇すると、ホウ素は希ガスとテルルを除くほとんどすべての元素と反応します。これは、観測されたホウ素の異常な挙動の 1 つです。
ホウ素化合物
ホウ素は環境中に純粋な形では存在しません。代わりに、その化合物はホウ砂 (Na2[B4O5(OH)4]・8H2O)、ホウ酸 (H3BO3)、およびホウ酸塩の形で存在します。また、他の元素と永久的な共有結合を形成します。ただし、軌道の価電子が1つ少ないことでも区別されます。ホウ素には +3 の酸化状態があり、元素が他の酸化状態を形成するのに役立ちます。通常、共有結合で見られます。
ホウ素は環境にどのように影響しますか?
ホウ素は人工的に生成または生産することはできず、自然な形でのみ存在します。水、空気、または土壌を通じて環境に放出される可能性があります。人間は、ガラスを製造したり、銅を溶かしたり、農業用肥料を増やしたり、石炭を燃焼させたりすることによって、この元素を追加することもできます.ホウ素は自己蓄積しますが、土壌からミネラルを吸収する植物によって消費されます。
結論
ホウ素は、同じグループの他の元素と比較して多くの異常な性質を示します。これは主に、サイズが小さいことと、原子価殻に d 軌道がないことによるものです。したがって、第 2 期のほとんどすべての要素がそのグループで異常な特性を示すという傾向に従います。ホウ素も対角線上の関係を示しています。
