Bo

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bo là tên một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu B và số hiệu nguyên tử bằng 5.

5	berili ← bo → cacbon
↑ B ↓ Al
	Bảng đầy đủ

Tổng quát

Tên, Ký hiệu, Số

bo, B, 5

Phân loại

á kim

Nhóm, Chu kỳ, Khối

13, 2, p

Khối lượng riêng, Độ cứng

2.460 kg/m³, 9,3

Bề ngoài

màu đen

Tính chất nguyên tử

Khối lượng nguyên tử

10,811 đ.v.

Bán kính nguyên tử (calc.)

85 (87) pm

Bán kính cộng hoá trị

82 pm

Bán kính van der Waals

không có thông tin pm

Cấu hình electron

[He]2s²2p¹

e^- trên mức năng lượng

2, 2, 1

Trạng thái ôxi hóa (Ôxít)

2, 3 (axít nhẹ)

Cấu trúc tinh thể

hình thoi

Tính chất vật lý

Trạng thái vật chất

Rắn

Điểm nóng chảy

2.349 K (3.769 °F)

Điểm sôi

4.200 K (7.101 °F)

Thứ tự hiện tượng từ

không từ tính

Thể tích phân tử

4,39x ×10^-6 m³/mol

Nhiệt bay hơi

489,7 kJ/mol

Nhiệt nóng chảy

50,2 kJ/mol

Áp suất hơi

0,348 Pa tại 2573 K

Vận tốc âm thanh

16.200 m/s tại 293,15 K

Linh tinh

Độ âm điện

2,04 (thang Pauling)

Nhiệt dung riêng

1.026 J/(kg·K)

Độ dẫn điện

0,6667x10⁴ /Ω·m

Độ dẫn nhiệt

27,4 W/(m·K)

Năng lượng ion hóa

800,6 kJ/mol
2.427,1 kJ/mol
3.659,7 kJ/mol
25.025,8 kJ/mol
32.826,7 kJ/mol

Chất đồng vị ổn định nhất

iso	TN	t_½	DM	DE MeV	DP
¹⁰B	19,9%	Ổn định có 5 neutron
¹¹B	80,1%	Ổn định có 6 neutron

Đơn vị SI và STP được dùng trừ khi có ghi chú.

[sửa] Thuộc tính

Bo là nguyên tố thiếu hụt điện tử, có quỹ đạo p trống. Các hợp chất của bo thông thường có tính chất như các axít Lewis, sẵn sàng liên kết với các chất giàu điện tử.

Các đặc trưng quang học của nguyên tố này bao gồm khả năng truyền tia hồng ngoại. Ở nhiệt độ phòng bo là một chất dẫn điện kém nhưng là chất dẫn điện tốt ở nhiệt độ cao.

Bo là nguyên tố có sức chịu kéo giãn cao nhất.

Nitrit bo (BN) có thể sử dụng để chế tạo vật liệu có độ cứng như kim cương. Nó có tính chất của một chất cách điện nhưng dẫn nhiệt giống như kim loại. Nguyên tố này cũng có các độ nhớt giống như than chì. Bo cũng giống như cacbon về khả năng của nó tạo ra các liên kết phân tử cộng hóa trị ổn định.

Là một nguyên tố á kim hóa trị +3, bo xuất hiện chủ yếu trong quặng borax. Có hai dạng thù hình của bon; bo vô định hình là chất bột màu nâu, nhưng bo kim loại thì có màu đen. Dạng thù hình kim loại rất cứng (9,3 trong thangon Mohs) và là chất dẫn điện kém ở nhiệt độ phòng. Không tìm thấy bo tự do trong tự nhiên.

[sửa] Ứng dụng

Hợp chất có giá trị kinh tế nhất của bo là tetraborat decahydrat natri Na₂B₄O₇·10H₂O, hay borax, được sử dụng để làm lớp vỏ cách nhiệt cho cáp quang hay chất tẩy trắng perborat natri. Các ứng dụng khác là:

Vì ngọn lửa màu lục đặc biệt của nó, bo vô định hình được sử dụng trong pháo hoa.
Axít boric là hợp chất quan trọng sử dụng trong các sản phẩm may mặc.
Các hợp chất của bo được sử dụng nhiều trong tổng hợp các chất hữu cơ và sản xuất các thủy tinh borosilicat.
Các hợp chất khác được sử dụng như là chất bảo quản gỗ được ưa thích do có độc tính thấp.
Bo¹⁰ được sử dụng để hỗ trợ kiểm soát của các lò phản ứng hạt nhân, là lá chắn chống bức xạ và phát hiện nơtron.
Các sợi bo là vật liệu nhẹ có độ cứng cao, được sử dụng chủ yếu trong các kết cấu tàu vũ trụ.
Borohiđrit natri (NaBH₄), là chất khử hóa học thông dụng, được sử dụng (ví dụ) trong khử các alđêhit và kêton thành rượu.
Các hợp chất bo được sử dụng như thành phần trong các màng thấm đường, phần tử nhạy cacbonhiđrat và tiếp hợp sinh học. Các ứng dụng sinh học được nghiên cứu bao gồm liệu pháp giữ nơtron bằng bo và phân phối thuốc trong cơ thể. Các hợp chất khác của bo có hứa hẹn trong điều trị bệnh viêm khớp.

Hidrua bo là một chất bị ôxi hóa dễ dàng giải phóng ra một lượng đáng kể năng lượng. Vì thế nó được nghiên cứu để sử dụng làm nhiên liệu cho tên lửa.

[sửa] Lịch sử

Các hợp chất của bo (tiếng Ả Rập buraq từ tiếng Ba Tư burah) đã được biết đến từ hàng nghìn năm trước. Ở Ai Cập cổ đại, việc ướp xác phụ thuộc vào quặng được biết đến như là natron, nó chứa muối borat cũng như một số muối phổ biến khác. Các loại men sứ từ borax đã được sử dụng ở Trung Quốc từ năm 300, các hợp chất của bo được sử dụng trong sản xuất thủy tinh ở La Mã cổ đại.

Nguyên tố này được phân lập năm 1808 bởi Sir Humphry Davy, Joseph Louis Gay-Lussac và Louis Jacques Thénard, với độ tinh khiết khoảng 50%. Những người này không biết chất tạo thành như là một nguyên tố. Năm 1824 Jöns Jakob Berzelius đã xác nhận bo như là một nguyên tố; ông gọi nó là boron, một từ tiếng Latin có nguồn gốc là burah trong tiếng Ba Tư. Bo nguyên chất được sản xuất lần đầu tiên bởi nhà hóa học người Mỹ W. Weintraub năm 1909.

[sửa] Sự phổ biến

Mỹ và Thổ Nhĩ Kỳ là hai nước sản xuất bo lớn nhất thế giới. Bo trong tự nhiên tìm thấy ở dạng borax, axít boric, colemanit, kernit, ulexit và các borat. Axít boric đôi khi tìm thấy trong nước suối có nguồn gốc núi lửa. Ulexit là khoáng chất borat tự nhiên có thuộc tính của cáp quang học.

Nguồn có giá trị kinh tế quan trọng là quặng rasorit (kernit) và tincal (quặng borax), cả hai được tìm thấy ở sa mạc Mojave (California) (với borax là khoáng chất chủ yếu). Thổ Nhĩ Kỳ là nơi mà các khoáng chất borax cũng được tìm thấy nhiều.

Bo tinh khiết không dễ điều chế. Phương pháp sớm nhất được sử dụng là khử ôxít bo với các kim loại như magiê hay nhôm. Tuy nhiên sản phẩm thu được hầu như có chứa borua kim loại. Bo nguyên chất có thể được điều chế bằng việc khử các hợp chất của bo với các halôgen dễ bay hơi bằng hiđrô ở nhiệt độ cao.

Năm 1997 bo kết tinh (99% nguyên chất) có giá khoảng USD 5 cho 1 gam và bo vô định hình giá USD 2 cho 1 gam.

[sửa] Đồng vị

Bo có 2 đồng vị tự nhiên ổn định là B¹¹ (80,1%) và B¹⁰ (19,9%). Sự sai khác về khối lượng tạo ra một khoảng rộng của các giá trị δB-11 trong các loại nước tự nhiên, dao động từ -16 đến +59. Có 13 đồng vị đã biết của bo, chu kỳ bán rã ngắn nhất là B⁷, nó phân rã bởi bức xạ prôton và phóng xạ alpha. Chu kỳ bán rã của nó là 3,26500x10^-22 s. Sự phân đoạn đồng vị của bo được kiểm soát bởi các phản ứng trao đổi của các chất B(OH)₃ và B(OH)₄. Các đồng vị của bo cũng phân đoạn trong sự kết tinh khoáng chất, trong các thay đổi pha của H₂O trong hệ thống thủy phân, cũng như trong phong hóa các loại đá bởi nước. Hiệu ứng cuối cùng chuyển đổi các ion B¹⁰(OH)⁴ trong đất sét thành B¹¹(OH)³ có thể là nguyên nhân của lượng lớn B¹¹ trong nước biển, điều này có liên quan tới các lớp vỏ của các đại dương và lục địa.

[sửa] Cảnh báo

Bo nguyên tố và các borat là không độc vì thế không có yêu cầu đặc biệt nào khi làm việc với chúng. Tuy nhiên, một số hợp chất chứa hiđrô của bo là độc và có yêu cầu đặc biệt khi tiếp xúc.