البورون Boron هوعنصر كيميائي في الجدول الدوري يرمز له بالرمز B وعدده الذري 5. وهوعنصر فلزي ثلاثيّ التّكافؤ ، ويتواجد البورون بوفرة عالية في ملح بورات الصوديوم (بورق أوبوراكس). وهناك صورتين متأصليتين للبورون ، فالبورون الغير متبلور تعبير عن مسحوق بني ، ولكن فلز البورون بشكله البلوري أسود اللون. الشكل الفلزي قاس (9.3 على مقياس موه) وهوموصل رديء في درجة حرارة الغرفة. ولا يوجد بشكل حر في الطبيعة.

خواصه

يتميز ببنية إلكترونية 1S²2S²p¹، وهذا يفسر تكافؤه الثلاثي لوجود ثلاثة إلكترونات في المدار الخارجي. ويكون في الطبيعة مزيجاً من نظيريْن كتلتاهما الذريتانعشرة بنسبة 18.8 ٪ و11 بنسبة 81.2 ٪؛ تبلغ نسبته في الطبيعة (وفرته النسبية) نحو5×10-3 ٪، ولا يوجد حراً في الطبيعة، وإنما يوجد في مركباته التي أهمها حمض البور والبوراكس وبيربورات الصوديوم.

البورون عنصر شره للإلكترونات ، حيث حتى لديه مدار p شاغر. ومركبات البورون تسلك سلوك أحماض لويس ، وإتحاده بسهولة مع المواد الغنية بالإلكترونات هومحأولة لإشباع طلب ذراته للإلترونات.

من خصائص البورون الضوئية أنه قادر على إنفاذ الإشعة التحت الحمراء. وفي درجات حرارة الغرفةقد يكون البورون موصلا سيئا للكهرباء ولكنه موصل جيد في درجات الحرارة العالية.

للبورون أقوى تحمل للتوتر بين العناصر المعروفة.

يمكن استعمال نايتريد البورون لصناعة مواد قاسية ققسأوة الألماس. كما يقوم النيتريد كعازل كهربائي ولكنه يوصل الحرارة بشكل شبيه للفلزات. كما حتى للبورون القدرة للعمل كمادة مقلله للإحتكاك تشبه تلك الموجودة لدى الجرافيت. والبورون يشبه الكربون أيضا في قدرته على تكوين شبكات جزيئية من روابط تكافئية مستقرة.

استخداماته

أن أبرز مركبات البورون إقتصاديا هوثلاثي بورات ديكاهيدرات الصوديوم (sodium tetraborate decahydrate)Na₂B₄O₇ · 10O، أوالبورق المستخدم بكميات كبيرة في إنتاج الألياف الزجاجية العازلة ومواد التبييض ، استخدامات إخرى:

يمكن أكسدة هيدرات البورون بسهولة وتحرر كمية جيدة من الطاقة. ولذلك فهي تُدرس لإحتمالية استخدامها كوقود للصواريخ.

تاريخ

مركبات البورون (عهدها العرب بإسم البورق عن الفرس الذين عهدوها بإسم بوره) كانت معروفة منذ آلاف السنين. في مصر القديمة ، إعتمدت عملية تحنيط المومياء على خام يعهد بإسم نطرون، والذي يحوي على البوريتس وأملاح أخرى شائعة. واستخدم البوراكس في طلاء الزجاج في الصين منذ 300 ق.م.، كما أستخدم في صناعة الزجاج في روما القديمة.

لم يتم فصل عنصر البورون إلا عام 1808 على يد السير همفري ديفي ، غاي لوساك ول. ج. ثينارد، حيث فصلوه حتى نسبة نقاوة 50%. لم يعهد هؤلاء كون المادة كانت عنصرا. وكان يونس ياكوب برزليوس الذي عرّفه كعنصر عام 1824. وتم إنتاج أول عينة من البورون الصرف على يد الكيميائي الأمريكي و. واينتراوب في عام 1909.

وجوده

الولايات الأمريكية المتحدة وهجريا هما أكبر منتجين للبورون في العالم. البورون لا يوجد في الطبيعة بشكل حر ولكن يوجد على شكل مركبات في البوراكس (بورق) ، حمض البوريك ، الكوليمانتين ، الكرنيت ، الأولوكسيت والبورات. يوجد حمض البوريك أحيانا في الينابيع البركانية. والأوليكسيت هومعدن من معادن البورون وله خصائص كتلك التي للألياف الزجاجية.

المصادر المهمة إقتصاديا تأتي من إحتياطيات خامات الكرنيت والتنكال (خامات البوراكس) والتان توجد كلاهما في صحراء موجافي في كاليفورنيا (البوراكس هوالمصدر الأهم هناك) وهجريا فيها أيضا الكثير من خامات البوراكس.

في عام 1997 كانت تكلفة شكل بلوري من البورون بنقاء يصل إلى 99% حواليخمسة دولارات أمريكية لكل غرام وكانت تكلفة الشكل الغير متبلور (عديم الشكل) دولارين أمريكيين للغرام الواحد.

تحضيره

تحضير البورون النقي ليس بالعملة السهلة. الطرق الأولى التي استخدمت تضمنت إختزال أكسيد البوريك مع معادل كالمغنيسيوم أوالألمنيوم. ولكن الناتج كان في أكثر الأحيان يشوبه بورات المعدن المستخدم. ويمكن تحضير البورون النقي بإختزال شكل متطاير من البورون باستخدام الهيدرجين في درجات الحرارة العالية.

أما البور البلوري فيُحضَّر من إرجاع كلوريده بالهيدروجين بوساطة القوس الكهربائية ذات المسرى النحاسي. ويوجد البور اللابلوري على هيئة مسحوق أسود ـ كستنائي كثافته 1.7. أما البور البلوري فيوجد بشكل بلورات سوداء لامعة ذات قساوة عالية جداً، وكثافتها 2.3. يمكن استخدامها في السحج abrasion. ينصهر البور في درجة حرارة مقدارها 1200ْس، ويغلي في درجة حرارة تزيد على 2500ْس. تتناقص مقاومته الكهربائية بسرعة بازدياد الحرارة.

نظائره

للبورون نظيرين مستقرين موجودين في الطبيعية ، هما B-11 (80.1%)وB-10 (19.9%).

التفاعل

يسلك البور عموماً سلوك الجسم المرجع في درجات الحرارة المرتفعة، فهويحترق بالأكسجين معطياً الأكسيد الموافق. ويتحد مع الهالوجينات بالحرارة معطياً الهاليدات من الشكل BX3. أما تفاعله مع الآزوت فلا يتم إلا في الدرجات المرتفعة من الحرارة، حيث يتشكل في الدرجة 1200ْس نتريد البور الذي يتمتع بدرجة انصهار عالية تبلغ نحو3000ْس؛ لذلك فهويستخدم في تبطين الأفران مادة تتحمل الحرارة وتعكسها. وبتسخين البور مع الكبريت يعطي كبريت البور ويشكل مع الهدْروجين الكثير من هيدريدات البور، أهمها ثنائي البوران B2H6 الذي يمكن استخدامه وقوداً في الطائرات والصواريخ.

أما مع المعادن فيعطي بالتسخين بوريد المعدن الموافق، ويتفاعل البور كذلك مع الأسس المصهورة ليعطي البورات مع انطلاق الهدروجين. وينحل البور في حمض الآزوت المركز، ويمكن تحسين بعض صفات الحديد الصب بإضافة البور إليه. ويؤدي البور دوراً بيولوجياً مهماً في عالم النبات إذ تراوح نسبته مابين 2.3 و11.3 ميللغرام بور في جميع 1 كغ من المادة الجافة في أحاديات الفلقة monocotyledons؛ أما نسبته في ذوات الفلقتين diciotyledons فهي تراوح بينثمانية و95 مغ لكل 1 كغ من المادة.

يعد ثلاثي أكسيد البور هذا في الأكاسيد المذبذبة amphoteric، وإن كان أكثر حمضية من أكسيد الألمنيوم. ويصنف على أنه بلاما حمض البور، الذي يُحضَّر من تأثير حمض الكبريت في البوراكس Na2B4O7.10H2O. ويعد حمض البور في الحموض الضعيفة ويسلك في المحاليل سلوك آخذ للإلكترونات، ويدخل في صناعة بعض الأدوية الصيدلانية مادةً معقمة، ويساعد على حفظ الأطعمة، كما يستعمل في صناعة بورات الصوديوم والبوراكس، وهي مواد ذات أهمية في صناعة الخزف وبعض أنواع الزجاج (البيركس) إذ يفيد في إنقاص عامل تمددها الحراري.

ويشكل البور مع الهالوجينات، على غرار الألمنيوم، ثلاثي الهاليد، وهي مركبات ذات طبيعة مشهجرة covalent ومتطايرة، يتناقص تطايرها بازدياد الوزن الجزيئي للهاليد. وتتحلل هاليدات البور بسرعة في الماء.

تحذيرات

عنصر البورون والبورات ليست سامّة ولذلك فإنه لا يوجد إجراءات خاصة يجب القيام بها عند التعامل معه. ولكن بعض مركبات البورون والهيدرجين سامّة وتحتاج إلى معاملة خاصّة.

انظر أيضاً

• Boron deficiency
• Boronic acid
• Suzuki coupling
• Hydroboration-oxidation reaction

المصادر

• Los Alamos National Laboratory - Boron

مراجع للإستزادة

• عبد المجيد البلخي، محمد علي المنجد، الكيمياء اللاعضوية (2)، (منشورات جامعة دمشق 1981 - 1982).
• قاسم أم الزين، المولوي عبد الكافي، الهادي زروق، كيمياء العناصر (المنظمة العربية للتربية والثقافة والعلوم).
• F.A.Cotton & G.Wilkinson, Advanced Inorganic Chemistry (John Wiley & sons 1980).

وصلات خارجية

مشاع الفهم فيه ميديا متعلقة بموضوع Boron.

• Boron
• Computational Chemistry Wiki
• Environmental Health Criteria 204: Boron (1998) by the IPCS.
• It's Elemental - Boron
• National Pollutant Inventory - Boron and compounds
• WebElements.com - Boron