โบรอน

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
ไปยังการนำทาง ไปยังการค้นหา
โบรอน
ไฮโดรเจน (อโลหะวาเลนซ์เดียว)
ฮีเลียม (แก๊สมีตระกูล)
ลิเทียม (โลหะแอลคาไล)
เบริลเลียม (โลหะแอลคาไลน์เอิร์ท)
โบรอน (ธาตุกึ่งโลหะ)
คาร์บอน (อโลหะหลายวาเลนซ์)
ไนโตรเจน (อโลหะวาเลนซ์เดียว)
ออกซิเจน (อโลหะวาเลนซ์เดียว)
ฟลูออรีน (อโลหะวาเลนซ์เดียว)
นีออน (แก๊สมีตระกูล)
โซเดียม (โลหะแอลคาไล)
แมกนีเซียม (โลหะแอลคาไลน์เอิร์ท)
อะลูมิเนียม (โลหะหลังทรานซิชัน)
ซิลิกอน (ธาตุกึ่งโลหะ)
ฟอสฟอรัส (อโลหะหลายวาเลนซ์)
กำมะถัน (อโลหะหลายวาเลนซ์)
คลอรีน (อโลหะวาเลนซ์เดียว)
อาร์กอน (แก๊สมีตระกูล)
โพแทสเซียม (โลหะแอลคาไล)
แคลเซียม (โลหะแอลคาไลน์เอิร์ท)
สแกนเดียม (โลหะทรานซิชัน)
ไทเทเนียม (โลหะทรานซิชัน)
วาเนเดียม (โลหะทรานซิชัน)
โครเมียม (โลหะทรานซิชัน)
แมงกานีส (โลหะทรานซิชัน)
เหล็ก (โลหะทรานซิชัน)
โคบอลต์ (โลหะทรานซิชัน)
นิกเกิล (โลหะทรานซิชัน)
ทองแดง (โลหะทรานซิชัน)
สังกะสี (โลหะทรานซิชัน)
แกลเลียม (โลหะหลังทรานซิชัน)
เจอร์เมเนียม (ธาตุกึ่งโลหะ)
สารหนู (ธาตุกึ่งโลหะ)
ซีลีเนียม (อโลหะหลายวาเลนซ์)
โบรมีน (อโลหะวาเลนซ์เดียว)
คริปทอน (แก๊สมีตระกูล)
รูบิเดียม (โลหะแอลคาไล)
สตรอนเชียม (โลหะแอลคาไลน์เอิร์ท)
อิตเทรียม (โลหะทรานซิชัน)
เซอร์โคเนียม (โลหะทรานซิชัน)
ไนโอเบียม (โลหะทรานซิชัน)
โมลิบดีนัม (โลหะทรานซิชัน)
เทคนีเชียม (โลหะทรานซิชัน)
รูทีเนียม (โลหะทรานซิชัน)
โรเดียม (โลหะทรานซิชัน)
แพลเลเดียม (โลหะทรานซิชัน)
เงิน (โลหะทรานซิชัน)
แคดเมียม (โลหะทรานซิชัน)
อินเดียม (โลหะหลังทรานซิชัน)
ดีบุก (โลหะหลังทรานซิชัน)
พลวง (ธาตุกึ่งโลหะ)
เทลลูเรียม (ธาตุกึ่งโลหะ)
ไอโอดีน (อโลหะวาเลนซ์เดียว)
ซีนอน (แก๊สมีตระกูล)
ซีเซียม (โลหะแอลคาไล)
แบเรียม (โลหะแอลคาไลน์เอิร์ท)
แลนทานัม (แลนทานอยด์)
ซีเรียม (แลนทานอยด์)
เพรซีโอดิเมียม (แลนทานอยด์)
นีโอดิเมียม (แลนทานอยด์)
โพรมีเทียม (แลนทานอยด์)
ซาแมเรียม (แลนทานอยด์)
ยูโรเพียม (แลนทานอยด์)
แกโดลิเนียม (แลนทานอยด์)
เทอร์เบียม (แลนทานอยด์)
ดิสโพรเซียม (แลนทานอยด์)
โฮลเมียม (แลนทานอยด์)
เออร์เบียม (แลนทานอยด์)
ทูเลียม (แลนทานอยด์)
อิตเทอร์เบียม (แลนทานอยด์)
ลูทีเทียม (แลนทานอยด์)
ฮาฟเนียม (โลหะทรานซิชัน)
แทนทาลัม (โลหะทรานซิชัน)
ทังสเตน (โลหะทรานซิชัน)
รีเนียม (โลหะทรานซิชัน)
ออสเมียม (โลหะทรานซิชัน)
อิริเดียม (โลหะทรานซิชัน)
แพลตทินัม (โลหะทรานซิชัน)
ทองคำ (โลหะทรานซิชัน)
ปรอท (โลหะทรานซิชัน)
แทลเลียม (โลหะหลังทรานซิชัน)
ตะกั่ว (โลหะหลังทรานซิชัน)
บิสมัท (โลหะหลังทรานซิชัน)
พอโลเนียม (โลหะหลังทรานซิชัน)
แอสทาทีน (ธาตุกึ่งโลหะ)
เรดอน (แก๊สมีตระกูล)
แฟรนเซียม (โลหะแอลคาไล)
เรเดียม (โลหะแอลคาไลน์เอิร์ท)
แอกทิเนียม (แอกทินอยด์)
ทอเรียม (แอกทินอยด์)
โพรแทกทิเนียม (แอกทินอยด์)
ยูเรเนียม (แอกทินอยด์)
เนปทูเนียม (แอกทินอยด์)
พลูโทเนียม (แอกทินอยด์)
อะเมริเซียม (แอกทินอยด์)
คูเรียม (แอกทินอยด์)
เบอร์คีเลียม (แอกทินอยด์)
แคลิฟอร์เนียม (แอกทินอยด์)
ไอน์สไตเนียม (แอกทินอยด์)
เฟอร์เมียม (แอกทินอยด์)
เมนเดลีเวียม (แอกทินอยด์)
โนเบเลียม (แอกทินอยด์)
ลอว์เรนเซียม (แอกทินอยด์)
รัทเทอร์ฟอร์เดียม (โลหะทรานซิชัน)
ดุบเนียม (โลหะทรานซิชัน)
ซีบอร์เกียม (โลหะทรานซิชัน)
โบห์เรียม (โลหะทรานซิชัน)
ฮัสเซียม (โลหะทรานซิชัน)
ไมต์เนเรียม (ไม่มีกลุ่มตามสมบัติทางเคมี)
ดาร์มสตัดเทียม (ไม่มีกลุ่มตามสมบัติทางเคมี)
เรินต์เกเนียม (ไม่มีกลุ่มตามสมบัติทางเคมี)
โคเปอร์นิเซียม (โลหะทรานซิชัน)
นิโฮเนียม (ไม่มีกลุ่มตามสมบัติทางเคมี)
ฟลีโรเวียม (โลหะหลังทรานซิชัน)
มอสโกเวียม (ไม่มีกลุ่มตามสมบัติทางเคมี)
ลิเวอร์มอเรียม (ไม่มีกลุ่มตามสมบัติทางเคมี)
เทนเนสซีน (ไม่มีกลุ่มตามสมบัติทางเคมี)
ออกาเนสซอน (ไม่มีกลุ่มตามสมบัติทางเคมี)
โบรอนมีโครงสร้างผลึกแบบรอมโบฮีดรัล
ชั้นพลังงานอิเล็กตรอนของโบรอน (2, 3)
5B
-

B

Al
เบริลเลียมโบรอนคาร์บอน
โบรอนในตารางธาตุ
ลักษณะปรากฏ
น้ำตาลดำ
คุณสมบัติทั่วไป
ชื่อ สัญลักษณ์ และเลขอะตอม โบรอน, B, 5
การออกเสียง /ˈbɔːrɒn/
อนุกรมเคมี กึ่งโลหะ
หมู่ คาบและบล็อก 13, 2, p
มวลอะตอมมาตรฐาน 10.81(1)
การจัดเรียงอิเล็กตรอน [He] 2s2 2p1
2, 3
ชั้นพลังงานอิเล็กตรอนของโบรอน (2, 3)
ประวัติ
การค้นพบ โฌแซ็ฟ หลุยส์ แก-ลูว์ซัก, หลุยส์ ฌัก เธนาด์[1] (30 มิถุนายน 1808)
การแยกครั้งแรก ฮัมฟรี เดวี[2] (9 กรกฎาคม 1808)
คุณสมบัติกายภาพ
สถานะ ของแข็ง
ความหนาแน่นของเหลวที่จุดหลอมเหลว 2.08 g·cm−3
จุดหลอมเหลว 2349 K, 2076 °C, 3769 °F
จุดเดือด 4200 K, 3927 °C, 7101 °F
ความร้อนของการหลอมเหลว 50.2 kJ·mol−1
ความร้อนของการกลายเป็นไอ 480 kJ·mol−1
ความจุความร้อนโมลาร์ 11.087 J·mol−1·K−1
ความดันไอ
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
ที่ T (K) 2348 2562 2822 3141 3545 4072
คุณสมบัติอะตอม
สถานะออกซิเดชัน 3, 2, 1[3]
(ออกไซด์เป็นกรดอ่อน)
อิเล็กโตรเนกาติวิตี 2.04 (Pauling scale)
พลังงานไอออไนเซชัน ค่าที่ 1: 800.6 kJ·mol−1
ค่าที่ 2: 2427.1 kJ·mol−1
ค่าที่ 3: 3659.7 kJ·mol−1
รัศมีอะตอม 90 pm
รัศมีโควาเลนต์ 84±3 pm
รัศมีวานเดอร์วาลส์ 192 pm
จิปาถะ
โครงสร้างผลึก รอมโบฮีดรัล

โบรอนมีโครงสร้างผลึกแบบรอมโบฮีดรัล

ความเป็นแม่เหล็ก ไดอะแมกเนติก[4]
สภาพนำไฟฟ้า (20 °C) ~106 Ω·m
สภาพนำความร้อน 27.4 W·m−1·K−1
การขยายตัวจากความร้อน (25 °C) (β form) 5–7[5] µm·m−1·K−1
ความเร็วเสียง (thin rod) (ที่ 20 °C) 16,200 m·s−1
ความแข็งของโมส์ ~9.5
เลขทะเบียน CAS 7440-42-8
ไอโซโทปเสถียรที่สุด
บทความหลัก: ไอโซโทปของโบรอน
ไอโซโทป NA ครึ่งชีวิต DM DE (MeV) DP
10B 19.9(7)% B เสถียร โดยมี 5 นิวตรอน

[6]

11B 80.1(7)% B เสถียร โดยมี 6 นิวตรอน

[6]

10B content may be as low as 19.1% and as high as 20.3% in natural samples. 11B is the remainder in such cases.[7]
อ้างอิง

โบรอน (อังกฤษ: Boron) เป็นธาตุในตารางธาตุที่มีสัญลักษณ์ B และเลขอะตอม 5 เป็นธาตุที่มี วาเลนซ์ 3 และเป็นกึ่งโลหะ

รากศัพท์[แก้]

ชื่อโบรอนมีรากศัพท์จากภาษาอาหรับ بورق (buraq) หรือ ภาษาเปอร์เซีย بوره (burah) ทั้งคู่นี้มีความหมายว่าบอแรกซ์[8]

ลักษณะ[แก้]

โบรอนบริสุทธิ์เป็นของแข็งที่มีจุดเดือดจุดหลอมเหลวสูง แข็งและเปราะ เป็นธาตุกึงโลหะที่มีคุณสมบัติอยู่ระว่างธาตุโลหะและธาตุอโลหะ โบรอนถูกค้นพบในปีค.ศ.1808 โดยความร่วมมือกันของ โฌแซ็ฟ หลุยส์ แก-ลูว์ซัก และ หลุยส์ ฌัก เธนาด์, และ ฮัมฟรี เดวี ค้นพบเองในปีเดียวกัน

ธาตุโบรอนมีสมบัติคล้ายกับธาตุหมู่ 14 อย่างคาร์บอนและซิลิคอน มากกว่าธาตุหมู่ 13 ที่เป็นหมู่เดียวกันอย่างอะลูมิเนียม ผลึกโบรอนไม่มีความว่องไวต่อปฏิกิริยาและทนทานต่อกรดสูง ไม่ถูกกัดกร่อนโดยกรดไฮโดรฟลูออริก โดยทั่วไปแล้วสารประกอบโบรอนมีค่าออกซิเดชัน +3 อย่างเช่น สารประกอบเฮไลด์ที่มีความสมบัติเป็นกรดลิวอิส, สารประกอบโบเรตที่พบในแร่โบเรต,โบเรนที่มีพันธะพิเศษเรียก 3c–2e bond โบรอนมีไอโซโทป 13 ไอโซโทปและในธรรมชาติมี 11B 80.1% และ 10B 19.9%

โบรอนมีปริมาณในเปลือกโลกค่อนข้างต่ำ แต่มีการรวมตัวเป็นแร่ขนาดใหญ่ ง่ายต่อการขุดมาใช้จึงมีประวัติการใช้มาแต่นาน อดีตใช้เป็นสารเคลือบเครื่องปั้นดินเผา ปัจจุบันนิยมใช้ในการผลิตแก้วถึงร้อยละ60ในปริมาณบริโภคปี 2011 อื่นๆใช้เป็นสารผสมในคอนดักเตอร์ อุปกรณ์เครื่องเสียงและยาฆ่าแมลง

โบรอนเป็นธาตุที่ต้องการสำหรับพืชเพื่อรักษาผนังเซลล์ เมื่อขาดแคลนจะส่งผลกระทบต่อการเจริญเติบโต โบรอนคาดว่าเป็นธาตุที่ต้องการสำหรับสัตว์เหมือนกันแต่ยังไม่ทราบหน้าที่อย่างชัดเจน สำหรับมนุษย์และสัตว์ โบรอนไม่เป็นพิษเหมือนเกลือแกงแต่สำหรับพืชเมื่อปลูกบนดินที่มีโบรอนสูงจะเกิดการตายเฉพาะส่วนบริเวณใบ และเป็นพิษต่อแมลง

ประวัติ[แก้]

มนุษย์รู้จักสารประกอบโบรอนตั้งแต่เมื่อหลายพันปีก่อน บอแรกซ์ที่พบในทะเลทรายบริเวณทิเบตตะวันตกเรียกว่า tincal ในภาษาสันสกฤต ก่อนคริสต์ศตวรรษที่ 3 ที่จีนใช้บอแรกซ์เป็นสารเคลื่อบเครื่องปั้นดินเผา ในคริสต์ศตวรรษที่ 13 มาร์โก โปโลนำเครื่องปั้นดินเผาที่มีบอแรกซ์เคลือบอยู่กลับประเทศอิตาลี ประมาณปีค.ศ. 1600 ใช้เป็นสารเร่งการหลอมในโลหวิทยาโดย Agricola

Sassolite เป็นหนึ่งในแร่โบเรต

ปีค.ศ.1774 พบโบเรตในไอน้ำใต้พิภพที่ Larderello ใกล้ ฟลอเรนซ์ แคว้นตอสกานา ประเทศอิตาลี จึงมีโรงงานผลิตโบแรตและเป็นแหล่งผลิตโบแรตสำคัญ แต่ในคริสต์ศตวรรษที่ 19 พบบริเวณแร่บอแรกซ์ขนากใหญ่ที่สหรัฐอเมริกาและเป็นแหล่งผลิตบอแรกซ์แทน หลังผลิตบอแรกซ์จบแล้วที่ Larderello มีการสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานใต้พิภพแทน แร่ที่มีโบรอนเป็นองค์ประกอบมีแร่ Sassolite พบที่ Sasso Pisano ประเทศอิตาลี Sassolite เป็นใช้เป็นแหล่งผลิตบอแรกซ์ตั้งแต่ปีค.ศ.1827 จนถึงปีค.ศ.1872 แต่หลังจากนั้นใช้ของสหรัฐอเมริกาแทนเช่นกัน[9] สารประกอบโบรอนไม่นิยมมีการใช้จนถึงคริสต์ศตวรรษที่ 18 แต่เมื่อบริษัท Pacific Coast Borax Company ของ Francis Marion Smith ที่รู้จักกันในชื่อ ราชาบอแรกซ์ ผลิตสารประกอบโบรอนในราคาถูกและจำนวนมาก และเมื่อมีการผลิตแก้วในปริมาณมากแล้วบอแรกซ์ถูกบริโภคจำนวนมากในอุตสาหกรรมแก้ว[10]

ยกตัวอย่างรายงานวิจัยในสมัยแรกมี รายงานผลิตโบเรตจากปฏิกิริยาระหว่างบอแรกซ์และกรดซัลฟูริกในปีค.ศ.1702, รายงานปฏิกิริยาเปลวไฟเป็นสีเขียวในปีค.ศ.1741, รายงานผลิตบอแรกซ์จากปฏิกิริยาระหว่างโบเรตและโซเดียมไฮดรอกไซด์ ทีม โฌแซ็ฟ หลุยส์ แก-ลูว์ซัก และ หลุยส์ ฌัก เธนาด์ 2 คน[11]และ ฮัมฟรี เดวี[12] สามารถแยกโบรอนบริสุทธิ์ แต่ก่อนหน้านี้ไม่ยอมรับว่าเป็นธาตุบริสุทธิ์ ในค.ศ.1808 ฮัมฟรี เดวี รายงานว่าเมื่อนำสารละลายโบเรตแยกด้วยไฟฟ้า เกิดตะกอนสีน้ำตาลบริเวณขั้วไฟฟ้า หลังจากนั้น ฮัมฟรี เดวี ใช้วิธีรีดิวซ์โบรอนด้วยโพแทสเซียมแทนการแยกด้วยไฟฟ้าและแยกโบรอนจำนวนพอสมควรที่จะตรวจสอบว่าเป็นธาตุ ฮัมฟรี เดวี ตั้งชื่อธาตุนี้ว่า "boracium"[12] โฌแซ็ฟ หลุยส์ แก-ลูว์ซัก และ หลุยส์ ฌัก เธนาด์ ใช้วิธีรีดิวซ์โบรอนด้วยเหล็กในอุณหภูมิสูงและพวกเขานำโบรอนออกซิไดซ์ด้วยออกซิเจน ได้โบเรตเพื่อแสดงว่าโบเรตเป็นสารประกอบของโบรอน[11] ในปีค.ศ.1824 Jöns Jacob Berzelius ได้ตรวจสอบสมบัติเป็นธาตุของโบรอน[13] หลังจากนั้นมีหลายนักเคมีพยายามแยกโบรอนบริสุทธิ์แต่ส่วนใหญ่มีความบริสุทธิ์ต่ำกว่า 85% คนที่แยกโบรอนบริสุทธิ์คือนักเคมีชาวสหรัฐอเมริกา Ezekiel Weintraub ด้วยวิธีนำโบรอนไตรคลอไรด์รีดิวซ์ด้วยไฮโดรเจนบนอาร์คไฟฟ้าในปีค.ศ.1909[14][15][16]

สมบัติ[แก้]

สมบัติทางกายภาพและทางเคมี[แก้]

โบรอนมีหลายอัญรูป สมบัติละเอียดจะแตกต่างกันในแต่ละอัญรูป แต่โดยรวมแล้วเป็นของแข็งที่แข็งและเปราะ จุดเดือดจุดหลอมเหลวสูง ตัวอย่างเช่น จุดหลอมเหลวของโบรอนอสัณฐานคือ 2,300℃[17] และβ-รอมโบฮีดรัลโบรอนคือ 2,180℃[18] จุดเดือดของβ-รอมโบฮีดรัลโบรอนคือ 3,650℃[18] โบรอนอสัณฐานจะระเหิดที่ 2,550℃[17] ความแข็งของβ-รอมโบฮีดรัลโบรอนอยู่ระดับ 9.3 บนมาตราโมส ความถ่วงจำเพาะของα-รอมโบฮีดรัลโบรอนและβ-รอมโบฮีดรัลโบรอนมีค่า 2.46 และ 2.35 ตามลำดับ[17]

โบรอนบริสุทธิ์เป็นกึงโลหะที่มีคุณสมบัติ์อยู่ระหว่างธาตุโลหะและธาตุอโลหะ โบรอนมีสมบัติพันธะโคเวเลนต์ที่เสถียรคล้ายกับคาร์บอนและซิลิคอนที่อยู่ในธาตุหมู่ 14 มากกว่า อะลูมิเนียมและแกลเลียมที่อยู่หมู่ 13 เดียวกันกับโบรอน เนื่องจากพลังงานไอออไนเซชันลำดับที่หนึ่งของโบรอนมีค่าสูงถึง 8.296eV จึงเป็นไอออนได้ยากและไฮบริดออร์บิทัล sp2 มีพลังงานต่ำกว่าออร์บิทัล 2s22p1[19]โบรอนบริสุทธิ์มีพันธะโคเวเลนต์ที่แข็งแรงระหว่างโบรอนจึงขาดอิเล็กตรอนอิสระเพื่อแสดงสมบัติการนำไฟฟ้า เป็นเหตุผลอธิบายสมบัติกึงโลหะของโบรอนที่นำไฟไฟ้าแต่นำได้น้อย และเนื่องจากเหตุผลดังกล่าวโบรอนมีสมบัติเป็นสารกึงตัวนำ[20]

ผลึกโบรอนไม่ว่องไวต่อปฏิกิริยา ทนต่อการต้มด้วยไฮโดรฟลูออริกและไฮโดรคลอริก ผงโบรอนสามารถถูกกัดกร่อนโดยการต้มด้วยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เข้มข้น, กรดไนตริกเข้มข้น, กรดซัลฟูริก, หรือโครมิค[21] เลขออกซิเดชันของโบรอนขึ้นอยู่กับผลึก, รัศมีผลึก, ความบริสุทธิ์, และอุณหภูมิ โบรอนไม่ปฏิกิริยากับออกซิเจนในอุณหภูมิห้อง แต่ปฏิกิริยาในอุณหภูมิสูงได้ผลิตภัณฑ์คือโบรอนออกไซด์[22]

เมื่อโบรอนปฏิกิริยาฮาโลจิเนชันได้สารประกอบไตรเฮไลด์

โดยทั่วไปแล้วโบรอนไตรคลอไรด์จะผลิตจากโบรอนออกไซด์[22]

สารประกอบ[แก้]

โครงสร้างสามมิติของเตตระโบเรตไอออน โบรอน(สีชมพู)สร้างพันธะกับออกซิเจน(สีแดง)และปลายมี 4 ไฮโดรเจน(สีขาว)เป็นหมู่ไฮดรอกไซด์ในโบรอน 4 อะตอมมี 2อะตอมขวาบนและซ้ายล่างเกิดไฮบริดออร์บิทัลsp2เป็นรูปทรงสามเหลี่ยมแบนราบและเป็นกลางทางไฟฟ้าแต่อีก 2 อะตอมเกิดไฮบริดออร์บิทัล sp3 เป็นรูปทรงทรงสี่หน้าและมีประจุ -1 ทุกโบรอนมีค่าออกซิเดชัน +3 เป็นลักษณะพิเศษของโบรอนที่มีจำนวนพันธะกับเลขออกซิเดชันมีค่าต่างกัน

โดยปกติแล้วสารประกอบโบรอนมีเลขออกซิเดชัน +3 เช่น สารประกอบออกไซด์, สารประกอบซัลไฟด์, สารประกอบไนไตรด์,และสารประกอบเฮไลด์[22] สารประกอบไตรเฮไลด์มีโครสร้างสามเหลี่ยมแบนราบ และสารประกอบประเภทนี้มีอิเล็กตรอนบนโบรอนแค่ 6 อิเล็กตรอนจึงไม่เป็นไปตามก็ออกเตตจึงมีสมบัติเป็นกรดลิวอิสและปฏิกิริยาทันทีกับสารให้อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวอย่างเบสลิวอิส ยกตัวอย่างเช่น โบรอนไตรฟลูออไรด์ (BF3) ปฏิกิริยากับฟลูออไรด์ไอออน(F) ได้เตตระฟลูออโรโบเรตไอออน (BF4) โบรอนไตรฟลูออไรด์ใช้เป็นสารเร่งปฏิกิริยาในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี สารประกอบไตรเฮไลด์สามารถปฏิกิริยากับน้ำได้กรดโบริก[19][22]

โบรอนสามารถพบเป็นสารประกอบออกไซด์ที่มีเลขออกซิเดชัน +3 ในธรรมชาติ บางครั้งเกิดพันธะกับธาตุอื่นๆ ในแร่โบเรตกว่า100ชนิตโบรอนมีเลขออกซิเดชัน +3 แร่โบแรตมีส่วนคล้ายกับแร่ซิลิเกตหลายประการแต่โครงสร้างของแร่ซิลิเกตมีหน่วยย่อยเป็น SiO4 ที่มีรูปร่างทรงสี่หน้า ต่างจากโบเรตที่มี BO4 และ BO3 ที่มีรูปร่างเป็นทรงสี่หน้าและสามเหลี่ยมแบนราบตามลำดับ ยกตัวอย่าง บอแรกซ์ที่เป็นหนึ่งในแร่โบแรตนั้นมีเตตระโบเรตไอออน ในเตตระโบเรตไออนโบรอนมีรูปร่างสองชนิตคือทรงสี่หน้าและสามเหลี่ยมแบนราบ โบรอนที่มีรูปร่างทรงสี่หน้ามีประจุติดลบ ประจุลบนี้จะดุลกับไอออนบวกอื่นๆเช่น โซเดียมไอออน(Na+)ที่อยู่ในแร่[22]

โบเรน[แก้]

โบเรนเป็นสารประกอบระหว่างโบรอนกับไฮโดรเจน สามารถเขียนสูตรโครงสร้างเป็น BxHy ในโบเรนมีพันธะสะพานไฮโดรเจนอย่าง B-H-B จึงไม่สามารถอธิบายพันธะด้วยวิธีคิดเลขออกซิเดชัน แต่เกิดเป็นพันธะพิเศษเรียก 3c–2e bond โครงสร้างโบเรนสามารถคิดว่ามีหน่อยย่อยเป็นทรงยี่สิบหน้าและเมื่อโบเรนมีโบรอนลดลง หาโครงสร้างโดยลบโบรอนออก โบรอนมีหลายไอโซเมอร์เช่น ไดไฮโดรเดคะโบเรนประกอบจากกลุ่มโบรอน 5 อะตอม 2 กลุ่ม และสามารถมีไอโซเมอร์ได้ 3 แบบเนื่องจากวิธีเกิดพันธะระหว่าง 2 กลุ่ม[23]

โบเรนที่เล็กที่สุดคือBH3แต่ไม่สามารถแยกออกได้ ใช้ไดโบเรน(B2H6)เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์โบเรนต่างๆแทน โบเรนทีร่มีจำนวนโบรอนน้อยว่องไวต่ออากาศและสามารถเกิดเปฏิกิริยาเผาไหม้แต่ตั้งแต่โบเรนที่มีโบรอน 5 อะตอมขึ้นไปจะเสถียรต่ออากาศ มีโบเรนที่สำคัญมีเพนตะโบเรน B5H9 และเดคะโบเรน B10H14 ทั้งสองนี้สามารถสังเคราะห์จากการสลายตัวด้วยความร้อนของไดโบเรนB2H6 มีหลายโบเรนไอออนที่มีชื่อเสียงอย่างเช่น เตตระไฮโดรโบเรตไอออนและอนุพันธ์นิยมใช้เป็นเกลือรีดิวซ์ และไอออนที่มีจำนวนโบรอนมากอย่าง [B12H12]2−นิยมใช้ในการวิจัย[19]

อนุพันธ์ของโบเรนมีคาร์บาโบเรน (carbaborane) ที่มีหมู่CHแทนที่BHในโบเรนที่เป็นไอโซอิเล็กทรอนิกกัน สังเคราะห์ด้วยการปฏิกิริยาระหว่างโบเรนและอะเซทิลีน นอกจากนั้นยังสามารถเกิดอนุพันธ์เฮเทโรโบเรนกับกำมะถัน, ฟอสฟอรัส, อาร์เซนิกแทนที่โบรอนเหมือนคาร์บอนเช่นกัน คาร์บาโบเรนปฏิกิริยากับเบสแก่ได้คาร์บาโบเรนแอนไอออนเช่น B9C2H112− มีโครงสร้างคล้าย cyclopentadienyl anion([C5H5])[19]และเกิดสารประกอบเชิงซ้อนกับโลหะทรานซิชัน ธาตุฮาโลเจน, เอมีน, และหมู่แอลคิลต่างๆสามารถแทนที่ไฮโดรเจนได้ผลิตภัณฑ์เป็นอนุพันธ์ของโบเรน

โบรอนไนไตรด์[แก้]

โบรอนไนไตรด์มีโครงสร้างหลายรูปแบบคล้ายอัญรูปของคาร์บอนอย่าง เพชรและคาร์บอนนาโนทูป โบรอนไนไตรด์ที่มีโครงสร้างเดียวกับเพชรเรียกว่าคิวบิกโบรอนไนไตรด์หรือโบราโซน โบรอนอยู่ต่ำแหน่งเดียวกับคาร์บอนบนทรงสี่หน้าในเพชร ใน 4 B-Nพันธะมี 1 พันธะเป็นพันธะโคออร์ดิเนต หมายความว่า โบรอนสร้างพันธะโคเวเลนต์กับไนโตรเจน 3 อะตอม และเกิดออร์บิทัลว่าง 1 อร์บิทัล จากนั้นอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวของไนโตรเจนทำงานเป็นเบสลิวอิส สร้างพันธะกับออร์บิทัลว่างของโบรอนได้พัทธะที่ 4 ของพันธะB-N คิวบิกโบรอนไนไตรด์มีความแข็งใกล้กับเพชรจึงนิยมใช้เป็นสารบดวาว[24][25]

สารประกอบระว่างโลหะและโบรอน[แก้]

โบรอนสามารถเกิดสารประกอบกับธาตุหลายชนิต โดยเฉพาะสารประกอบระหว่างธาตุโลหะกับโบรอนส่วนใหญ่มีสัมบัติทางโลหะจึงนิยมใช้เป็นโลหะผสมโบรอน ถึงแม้โบรอนไม่ใช้ธาตุโลหะ สารประกอบระหว่างธาตุโลหะกับโบรอนทั่วไปมีสมบัติแข็งแรง, จุดหลอมเหลวสูง, ไม่ว่องไวต่อปฏิกิริยา สารประกอบระหว่างธาตุโลหะกับโบรอนส่วนใหญ่สามารถสังเคราะห์ได้โดยหลอม, ละลายโบรอนกับโลหะด้วยกัน อย่างเหล็กโบไรด์และโครเมียมโบไรด์ใช้วิธีริดิวซ์เช่นวิธีเทอร์ไมท์ที่สามารถสังเคราะห์ได้ปริมาณมากแต่มีสิ่งเจือปนผสม สารประกอบระหว่างธาตุโลหะกับโบรอนจะไม่พบปริมาณสารสัมพันธ์ระหว่างอะตอมโบรอนและอะตอมโลหะเนื่องจากเกิดโครงสร้างที่โบรอนเข้าไปในช่องว่างของโครงสร้างโลหะ หรือโลหะเข้าไปในช่องว่างของโครงสร้างโบรอน[19] สารประกอบระหว่างธาตุโลหะกับโบรอนที่สำคัญมีเหล็กโบไรด์ ( Ferroboron ) เช่น Fe2BやFeB、Fe2B5 เหล็กโบไรด์ใช้ในการเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตเหล็ก, การหลอมเหล็กและการเชื่อมเหล็ก โบรอนยังสามารถเกิดสารประกอบกับโลหะหลายชนิตนอกจากสารประกอบไบนารี อย่างเช่น Nd2Fe14B เป็นสารประกอบระหว่างนีโอดิเมียม, เหล็ก,และโบรอน ใช้เป็นแม่เหล็กนิโอดิเมียมที่มีสนามแม่เหล็กแรง

อัญรูป[แก้]

โบรอนทึ 7 อัญรูปและมีโครงสร้างเป็นผลึกหรืออสันฐาน อัญรูปหลักๆมี α-รอมโบฮีดรัลโบรอน, β-รอมโบฮีดรัลโบรอน,β-เตตร้าโกนัลโบรอน เมื่ออยู่ในสภาพแวดล้อมพิเศษเกิดอัญรูปอื่นเช่น α-เตตร้าโกนัลโบรอนและ γ-ออร์โธรอมบิกโบรอน อัญรูปแบบอสันฐานทราบว่ามีรูปคล้ายแก้วและรูปผงละเอียด[26] อัญรูปที่มีความเสถียรมากที่สุดในสภาวะมาตรฐานคือβ-รอมโบฮีดรัลโบรอน และอัญรูปอื่นมีความเสถียรเช่นกัน มีรายงานอย่างน้อย 14 อัญรูปแต่นอกจาก 7 อัญรูปที่กล่าวข้างต้นไม่มีหลักฐานชัดเจนหรือมีหลักฐานไม่เพียงพอ คาดว่าอัญรูปเหล่านั้นไม่ได้เป็นอัญรูปเดียวแต่เป็นโครงสร้างที่เกิดจากหลายอัญรูปผสมกันหรือมีสิ่งเจือปน[27][28][29]

เฟส α-R β-R γ β-T
ระบบผลึก รอมโบฮีดรัล รอมโบฮีดรัล ออร์โธรอมบิก เตตร้าโกนัล
จำนวนอะตอมต่อหน่วยเซลล[29] 12 ~105 28 192
ความหนาแน่น[30][31][32][33] 2.46 2.35 2.52 2.36
ความแข็ง Vickers[34][35] 42 45 50-58
Bulk modulus[35][36] 224 185 227
ช่องว่างพลังาน[35] 2 1.6 2.1 ~2.6[37]

ไอโซโทป[แก้]

โบรอนในธรรมชาติมา 2 ไอโซโทปที่เสถียรคือ 11B 80.1% และ 10B 19.9% ผลต่างระหว่างอัตราส่วนพบในธรรมชาติ 11B/10B และ อัตราส่วนวัดได้จริง 11B/10B ถูกนิยามว่า δ11B มีหน่วยเป็น ‰ ( ในพันส่วน ) มีค่ากว้างตั้งแต่ -16 ถึง +59 จากธรรมชาติ ปัจจุบันทราบไอโซโทปโบรอน 13 ไอโซโทป 7B มีเวลาครึ่งชีวิตน้อยที่สุดมีครึ่งชีวิต 3.5×10−22 วินาทีสลายโดยเกิดการปล่อยโปรตอนหรือการสลายให้อนุภาคแอลฟา การแยกไอโซโทปของโบรอนใช้วิธีควบคุมปฏิกิริยาแลกเปลี่ยนระหว่าง B(OH)3 และ [B(OH)4]- หรือไอโซโทปยังสามารถแยกกันได้ในผลึกแร่จากบริเวณระบบไฮโดรเทอร์มอลและหินแปรไฮโดรเทอร์มอล อย่างเช่น ดินเหนียวบนหินแปรไฮโดรเทอร์มอลพบไอออน[B(OH)4]- มากแสดงถึงมีการกำจัดไอออนออกจากน้ำทะเล ทำให้มีความเข้มข้นของB(OH)3 มากกว่าเมื่อเทียบกับน้ำทะเลบริเวณเปลือกโลกภาคพื้นมหาสมุทรและเปลือกโลกภาคพื้นปวีป[38] ไอโซโทป 17B เป็นเอ็กโซติกไอโซโทปที่มีฮาโลนิวตรอน ( ดังนั้นมีรัศมีนิวเคลียสใหญ่กว่าคาดการณ์โดยโมเดลหยดน้ำ )[39]

10B เหมาะสัมหรับเป็นวัสดุดูดรังสีนิวตรอน 10B ในธรรมชาติมีแค่ประมาณร้อยละ 20 ของโบรอนทั้งหมดดังนั้นในอุตสาหกรรมนิวเคลียร์นำโบรอนธรรมชาติแยกไอโซโทปและใช้10Bบริสุทธิ์ที่ได้ ส่วนเกิดผลพลอยได้เป็น11Bบริสุทธิ์ที่มีคุณค่าต่ำ

อุตสาหกรรมการผลิต[แก้]

ในการผลิตสารประกอบโบรอนจะไม่ผ่านโบรอนบริสุทธิ์เนื่องจากใช้โบเรตที่หาได้ง่ายกว่าแทน

วิธีสังเคราะห์ธาตุโบรอนในอดีด ใช้วิธีนำโบเรตรีดิวซ์ด้วยโลหะแมกนีเซียมและอะลูมิเนียม แต่วิธีนี้ไม่สามารถเก็บโบรอนบริสุทธิ์มีสารประกอบโลหะโบรอนผสมอยู่ โบรอนบริสุทธ์นั้นสามารถสังเคราะห์ได้โดยวิธีใช้โบรอนเฮไลด์ที่ระเหิยได้ง่ายรีดิวซ์ด้วยแก๊สไฮโดรเจนในอุณหภูมิสูง โบรอนความบริสุทธิ์สูงที่ใช้ในอุตสาหกรรมสารกึงตัวนำสังเคราะห์จากการสลายตัวของไดโบเรนในอุณหภูมิสูง จากนั้นนำไปบริสุทธิ์ด้วยวิธี Zone melting หรือ Czochralski method[40]

10B ที่เป็นไอโซโทปของโบรอนมีความสามารถในการดูดนิวตรอนแต่มีอัตราส่วนโบรอนในธรรมชาติแค่ประมานร้อยละ 20 ของโบรอนทั้งหมดจึงต้องแยกไอโซโทปให้ 10B เข้มข้นมากขึ้น มีวิธีต่างๆเช่น วิธีกลั่นและวิธีแลกเปลี่ยน ในวิธีกลั่นใช้กลั่นอุณหภูมิต่ำโดยใช้โบรอนเฮไลด์ที่มีจุดเดือดต่ำ ในวิธีแลกเปลี่ยนใช้การแลกเปลี่ยนระหว่างของเหลวและแก๊สของออร์เกโนโบโรฟลูออไรด์ และมีการคิดค้นวิธี 2 วิธีนี้รวมกันเป็นวิธีกลั่นแลกเปลี่ยน ปัจจุบันการผลิตโบรอนเข้มข้นนั้นส่วนใหญ่ใช้วิธีนี้

แนวโน้มการตลาด[แก้]

ค.ศ.2014มีปริมาณการผลิตแร่ทั่วโลก 3.72ล้านตันและ1.77ล้านตันผลิตที่ประเทศตุรกี[41] ปีค.ศ.2008 ปริมาณการผลิตของโบเรตทั่วโลกต่ำกว่า 2.00 ล้านตันต่อปี แต่ปีค.ศ.2012 เพิ่มขึ้นถึง 2.20 ล้านตันต่อปี[42] ปีค.ศ.2015 กรมสำรวจธรณีของU.S. รายงาน Mineral Commodity Summaries คาดว่าปริมาณอุปสงค์ของโบเรตจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของอุปสงค์ในเอเชียและอเมริกาใต้ และในยุโรป เกณฑืการก่อสร้างเข้มงวดขึ้นเพื่อประหยัดพลังงานและแก้ไขปํญหาโลกร้อน จึงอุปสงค์ของโบรอนเพื่อผลิตกระจกกันร้อนจะเพิ่มขึ้น อุปสงค์เพิ่มขึ้นดังกล่าวนี้ทำให้การผลิตโบเรตทั้วโลกเพิ่มขึ้นตามด้วย[41]

แร่ธาตุหลักๆที่นิยมใช้ในอุตสาหกรรมคือ แร่ Colemanite, แร่ Ulexite, แร่ Kernite, และบอแรกซ์ 4แร่นี้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตโบรอนถึงร้อยละ 90 ของทั้งหมด แร่ธาตุเหล่านี้แยกหน้าที่การผลิตโดยปริมาณโซเดียมในแร่ อย่างเช่น แร่ Ulexite, บอแรกซ์ เป็นสารตั้งต้นของโบเรต, โซเดียมเตตระโบเรตตามลำดับ[41] หนึ่งในผลิตภัณฑ์จากโบรอนมีแก้ว โบรอนที่นำไปในต้องมีปริมาณโซเดียมต่ำจึงนิยมใช้แร่ Colemanite ที่เป็นเกลือแคลเซียม อีก 3 แร่เป็นเกลือโซเดียม แต่แร่ Colemanite มีสารเจือปนเป็น อาร์เซนิก ปริมาณมากจึงปัจจุบันมีปัญหากำจัดเนื่องจากเกณฑ์เข้มงวดขึ้น ยกตัวอย่างเช่น บริเวณเมือง Magdalena รัฐนิวเม็กซิโก สหรัฐอเมริกามีแร่ Colemanite คุณภาพสูงแต่ด้วยปัญหาอาร์เซนิกจึงมีการเลื่อนก่อสร้างเหมืองแร่หลายครั้ง ปัญหาอาร์เซนิกนี้เป็นหนึ่งในสาเหตูทำให้อุปทานการผลิตลดลง[42]

ผู้ผลิตรายใหญ่ของโบรอนมี 2 บริษัทคือ บริษัท Rio Tinto Group ในสหรัฐอเมริกา และ รัฐวิสาหกิจ Eti Mine Works ของตุรกี Rio Tinto ผลิตบอแรกซ์และแร่ Kerniteจากเหมืองที่รัฐแคลิฟอร์เนีย ในปีค.ศ.2012 ผลิตโบรอนร้อยละ 25 ของทั่วโลกจากเหมืองนี้ Eti มีสิทธิ์ขุดแร่โบรอนทั้วประเทศตุรกีและปีค.ศ.2012 ผลิตโบรอนประมาณร้อยละ 50 ของทั่วโลก[42] ในประเทศจีนคาดว่ามีแร่โบรอนอยู่ 32.00ล้านตัน[41] แต่แร่ที่พบในอเมริกาและตุรกีมี B2O3 อยู่ร้อยละ 25-30 ส่วนแร่ที่พบในประเทศจีน้ป็นแร่ที่ด้อยคุณภาพ มี B2O3 อยู่ร้อยละ 8.4 [43]ประเทศจีนจึงเพิ่มปริมาณโซเดียมเตตระโบเรตนำเข้า100เท่าในระหว่างปี 2000 ถึง 2005 เพื่อตอบสนองความต้องการโบเรตที่มีคุณภาพสูง ในช่วงเวลาเดียวกันปริมาณโบเรตนำเข้าเพิ่มขึ้นร้อยละ 28 [44]ต่อปี Mineral Commodity Summaries (2015) ที่กรมสำรวจธรณีของU.S. รายงาน คาดว่า ประเทศจีนเพิ่มปริมาณนำเข้าอย่างต่อเนื่องหลังปี 2015[41]

การนำไปใช้ประโยชน์[แก้]

ไม่ค่อยนิยมใช้ธาตุโบรอนอย่างเดียวแต่นิยมใช้เป็นรูปสารประกอบและโลหะผสมต่างๆ

กรณีใช้ในชีวิตประจำวันนิยมใช้ในรูป โบเรตและบอแรกซ์ บอแรกซ์ใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตแก้ว, วัตถุกันเสีย, ตัวรีดิวซ์ของโลหะ, สารการเชื่อม, สารบดวาว,และสารควาบคุมไฟต่างๆ ในการโรงเรียนบางครังมีการทดลองสร้างสไลม์ด้วยบอแรกซ์และผงซักฟอก เกลือโบเรตและเกลือเปอร์โบเรตใช้เป็นสารล้างตา, ยาบริเวณช่องปาก, สารกำจัดแมลงสาบต่างๆ[45]

แก้วและเซรามิก[แก้]

แก้วเป็นผลิตภัณฑ์หลักของโบรอน ร้อยละ 60 ของปริมาณบริโภคในปี 2011 ใช้เพื่อการผลิตแก้วรวมเส้นใยแก้ว แก้วโบโรซิลิเกตทั่วไปมีส่วนผสมของโบรอนออกไซด์อยู่ร้อยละ 5-30 มีสัมประสิทธ์ารขยายตัวจากความร้อนต่ำจึงทนทานต่อความร้อน อีกทั้งเมื่อผสมโบรอนในแก้วจะเพิ่มสภาพคล่องของเหลวดังนั้นพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตแก้ว เครื่องหมายการค้าหลักของแก้วโบโรซิลิเกตมี Pyrex และ Duran จากความสมารถทนทานต่อความร้อนนิยมใช้เป็นอุปกรณ์การทดลอง, อุปกรณ์ทำอาหาร, จานทนความร้อน[46]

เส้นใยโบรอนมีนำหนักเบาและแข็งแรงจึงใช้เป็นสารเพิ่มความแข็งแรงของวัสดุผสมอย่างพลาสติกผสมเส้นใย นิยมใช้เป็นโครงสร้างในด้านการบินและอวกาศ, ในชีวิตประจำวันใช้ในด้านกีฬาอย่างไม้กอล์ฟ, เบ็ดตกปลา ยังใช้เป็นวัสดุฉนวนและวัสดุทนไฟ ร้อยละ 45 ของปริมาณบริโภคโบรอนใช้เพื่อผลิตเส้นใยแก้ว เส้นใยแก้วนี้ผลิตโดยนำโบรอนทับซ้อนบนเส้นใยทังสเตนด้วยวิธี chemical vapor deposition[47]

เครื่องเสียง[แก้]

มีความหนาแน่นต่ำ, ค่ามอดูลัสของยังสูง,และความเร็วเสียงเร็วถึง 16,200m/s ซึ่งเป็น 2.6 เท่าของอะลูมิเนียมจึงเหมาะสำหรับวัสดุเครื่องเสียงมากกว่าเบริลเลียมแต่มีจุดเดือดสูงและมีความยืดหยุนต่ำมากจึงเป็นวัสดุที่แปรยาก เริ่มมีการใช้หลังทศวรรษที่ 1980

  • เข็มเครื่องเล่นจานเสียงของ Denon, Audio-Technica
  • Diatone ใช้โบรอนคาร์ไบด์เป็นแผ่นสั่นในลำโพงเสียงสูง-กลาง

สารกึ่งตัวนำ[แก้]

โบรอนใช้เป็นสารเร่งสารกึ่งตัวนำอย่างซิลิคอน,เจอร์เมเนียม,ซิลิคอนคาร์ไบด์ โบรอนมีวาเลนซ์อิเล็กตรอนอยู่ 3 จึงเป็นโฮลในการเคลื่อนย้ายอิเล็กตรอนจากธาตุโฮสท์ที่มี 4 อิเล็กตรอนอย่างซิลิคอนดังนั้นสร้างสารกึ่งตัวนำประเภทพี วิธีเร่งด้วยโบรอน เดิมใช้กระจายอะตอมในอุณหภูมิสูง วิธีนี้สามารถใช้สารตั้งต้นเป็นโบรอนออกไซด์ที่เป็นของแข็ง, โบรอนไตรโบรไมด์ที่เป็นของเหลว,และโบรอนไตรฟลูออไรด์หรือไดโบเรนที่เป็นแก๊สได้ แต่หลังทศวรรษที่1970นิยมใช้วิธีฉีดไอออนที่ใช้โบรอนไตรฟลูออไรด์[48] โบรอนไตรคลอไรด์เป็นสารประกอบที่สำคัญในการผลิตการกึ่งตัวนำแต่ไม่ได้ใช้เป็นสารเร่ง แต่ใช้ในการสลักด้วยพลาสมาของโลหะและโลหะออกไซด์ [49]

แม่เหล็ก[แก้]

โบรอนเป็นหนึ่งในธาตุที่ประกอบแม่เหล็กนิโอดิเมียมซึ่งเป็นแม่เหล็กถาวรที่แรงที่สุด มีโบรอนอยู่ประมาณร้อยละ 1 ในแม่เหล็กนิโอดิเมียม แม่เหล็กนิโอดิเมียมนิยมใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์,ระบบกราฟิกส์ในการแพทย์เช่นการสร้างภาพด้วยเรโซแนนซ์แม่เหล็ก, มอเตอร์และตัวกระตุ้นให้ทำงานขนาดเล็กเช่น ฮาร์ดดิสก์,เครื่องเล่นซีดี,เครื่องเล่นดีวีดีใช้แม่เหล็กนิโอดิเมียมเพื่อให้ระบบอ่านข้อมูลเล็กลง และใช้แม่เหล็กนิโอดิเมียมในลำโพงให้ขนาดเล็กลงกับโทรศัพท์มือถือ[50]

พลังงานนิวเคลียร์[แก้]

ในไอโซโทปของโบรอน 10B มีพื้นที่ดูดกลืนนิวตรอนขนาดใหญ่ ใช้สมบัตินี้เป็นแท่งควบคุมในเตาปฏิกรณ์เพื่อดูดนิวตรอน[51] โบเรตที่เป็นสารประกอบใช้ผสมลงในน้ำหล่อเย็นปฐมภูมิของเตาปฏิกรณืแบบเพิ่มความดันเพื่อควบคุมปฏิกิริยา ใช้โลหะผสมโบรอนในภาชนะเก็บสารกัมมันตรังสี[52]

สิ่งมีชีวิต[แก้]

เป็นหนึ่งในธาตุต้องการของพืชและร้อยละ 98 อยู่ในผนังเซลล์จึงคาดว่าเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ผนังเซลล์, การรักษาผนังเซลล์, การส่งออกน้ำตาลผ่านเยื่อหุ้มเซลล์, การสังเคราะห์กรดนิวคลีอิก, เป็นโคเอนไซม์ แต่ยังไม่ชัดเจน สารที่นำพาโบรอนถูกระบุครั้งแรกในปี2002

ส่วนโบรอนเข้มข้นสูงจะยับนั้งการเจริญของพืช[53]จึงเนื้อดินที่มีโบรอนสูงอย่างออสเตรเลียตอนใต้จะยากต่อทำการเกษตร กำลังวิจัยการตัดต่อพันธุกรรมเพื่อทนต่อโบรอน[54]

หน้าที่ทางชีววิทยา[แก้]

โบรอนเป็นแร่ธาตุที่สังคัญต่อผนังเซลล์ ถ้าเนื้อดินขาดโบรอนจะก่อภาวะเลี้ยงไม่โตทั่วพืช แต่ความเข้นข้นโบรอนในเนื้อดินเกิน 1ppmก็เกิดอาการตายเฉพาะส่วนของใบและปลายยิ่งพืชที่อ่อนไหวต่อโบรอนจะเกิดอาการเมื่อเกิน 0.8ppm ถ้าเกิน 1.8ppmจะเกิดอาการทุกพืชรวมพืชทนโบรอนและเมื่อเกิน 2.0ppm จะเกือบไม่มีพืชไหนเจริญได้อย่างปกติและบางส่วนไม่สามารถมีชีวิตได้ เมื่อโบรอนในเนื้อเยื่อเกิน 200ppm จะเริ่มมีอาการดังกล่าว[55][56]

โบรอนคาดว่าเป็นธาตุที่จำเป็นในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมแต่ไม่ทราบหน้าที่ของโบรอนอย่างชัดเจน ยกตัวอย่างเช่นหนุที่ก่อให้เกิดโรคขากโบรอนโดยการให้อาการสกัดโบรอนออกและกรองฝุ่นในอากาศออกมีผลกระทบต่อขนตัวจึงโบรอนเป็นธาตุจำเป็นต่อรักษาร่างการของหนูและปริมาณต้องการคาดว่าน้อยมาก[57]

หลังปีค.ศ.1989 มีการโต้เถียงกันว่าโบรอนเป็นแร่ธาตุที่มีหน้าที่ทางชีวะวิทยาในสัตว์รวมมนุษย์ กระทรวงการเกษตรของสหรัฐอเมริกาทดลงให้โบรอน 3mgต่อวันกับผู้หญิงวัยทอง ผลที่ออกมาคือลดการถ่ายเทแคลเซียมร้อยละ 44 กระตุ้นเอสโตรเจนและวิตามิน D และมีโอกาสสามารถควบคุมโรคกระดูกพรุนแต่ไม่สามารถสรุปได้ว่าผลกระทบดังกล่าวเป็นเพราะหน้าที่ทางแร่ธาตุ หรือหน้าที่ทางยา สถาบันสุขภาพแห่งชาติ สหรัฐอเมริกากล่าวว่า "มนุษย์ปกติควรรับโบรอนระหว่งา 2.1 ถึง 4.3 mg ต่อวัน"[58]

ปัญหาสุขภาพและความเป็นพิษ[แก้]

ธาตุโบรอน, โบรอนออกไซด์, โบเรต, เกลือโบเรตและออร์เกโนโบรอนส่วนใหญ่ ไม่เป็นพิษฉับพลันต่อหมุษย์เหมือนเกลือแกง LD50ต่อสัตว์มีค่า ประมาณ 6 กรัมต่อน้ำหนัก 1 กิโลกรัมและสารที่มี LD50 สูงกว่า 2 กรัมต่อน้ำหนัก 1 กิโลกรัมเป็นไม่เป็นพิษ ยังไม่ทราบปริมาณต่ำที่สุดถึงแก่กรรม มีรายงานว่ารับโบรอน 4 กรัมต่อวันคาดว่าเกินปริมาณนั้นจะเป็นพิษต่อร่างกาย ถ้ารับ0.5 กรัมต่อวันติดต่อกัน 50 วัน เกิดอาการท้องผูกและปัญหาทางระบบย่อยอาหาร [59]ในการบำบัดด้วยการจับยึดนิวตรอนจะได้รับโบเรต 20 กรัมโดยไม่เกิดอาการอื่นๆ สัตว์ประเภทปลาสามารถดำรงชีวิตในสาละลายโบเรตอิ่มตัว 30 นาทีและสามารถมีชีวิตได้นานกว่าเมื่ออยู่ในสารละลายโซเดียมโบเรต [60]โบเรตมีความเป็นพิษต่อแมลงสูงกว่าสัตว์จึงนิยมใช้เป็นยาฆ่าแมลง[61]

โบรอนไฮไดรด์อย่างโบเรนและแก๊สที่คล้สยกันมีความเป็นพิษ โบรอนนั้นไม่เป็นพิษเหมือนโบรอนและสารประกอบอื่นๆ แต่เกิดจากโครงสร้างทางเคมี[62]

โบเรนเป็นสารไวไฟและเป็นพิษจึงต้องระมัดระวังในการใช้ โซเดียมโบรอนไฮไดรด์เป็นสารริดิวซ์ที่แรง สามารถปฏิกิริยากับน้ำ, กรด, สารออกซิไดซ์อย่างรุนแรงและเสี่ยงต่อไฟไหม้และระเบิด โบรอนเฮไรด์มีฤทธิ์กัดกร่อน[63]

รายการอ้างอิง[แก้]

  1. Gay Lussac, J.L. and Thenard, L.J. (1808) "Sur la décomposition et la recomposition de l'acide boracique," Annales de chimie [later: Annales de chemie et de physique], vol. 68, pp. 169–174.
  2. Davy H (1809). "An account of some new analytical researches on the nature of certain bodies, particularly the alkalies, phosphorus, sulphur, carbonaceous matter, and the acids hitherto undecomposed: with some general observations on chemical theory". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 99: 33–104.
  3. Zhang, K.Q.; Guo, B.; Braun, V.; Dulick, M.; Bernath, P.F. (1995). "Infrared Emission Spectroscopy of BF and AIF" (PDF). J. Molecular Spectroscopy. 170: 82. Bibcode:1995JMoSp.170...82Z. doi:10.1006/jmsp.1995.1058.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  4. Lide, David R. (ed.) (2000). Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics (PDF). CRC press. ISBN 0849304814.CS1 maint: extra text: authors list (link)
  5. Holcombe Jr., C. E.; Smith, D. D.; Lorc, J. D.; Duerlesen, W. K.; Carpenter; D. A. (October 1973). "Physical-Chemical Properties of beta-Rhombohedral Boron". High Temp. Sci. 5 (5): 349–57.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  6. 6.0 6.1 "Atomic Weights and Isotopic Compositions for All Elements". National Institute of Standards and Technology. สืบค้นเมื่อ 2008-09-21.
  7. Szegedi, S.; Váradi, M.; Buczkó, Cs. M.; Várnagy, M.; Sztaricskai, T. (1990). "Determination of boron in glass by neutron transmission method". Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry Letters. 146 (3): 177. doi:10.1007/BF02165219.
  8. Shipley, Joseph T. (1984). The origins of English words : a discursive dictionary of Indo-European roots. Baltimore: Johns Hopkins University Press. ISBN 0-8018-3004-4. OCLC 9465124.
  9. Garrett, Donald E. (1998). Borates : handbook of deposits, processing, properties, and use. San Diego: Academic Press. ISBN 978-0-08-050021-8. OCLC 162128920.
  10. Hildebrand, George Herbert (1982). Borax pioneer : Francis Marion Smith (1st ed ed.). San Diego, Calif.: Howell-North Books. ISBN 0-8310-7148-6. OCLC 7552779.CS1 maint: extra text (link)
  11. 11.0 11.1 Gay Lussac, J.L. & Thenard, L.J. (1808). "Sur la décomposition et la recomposition de l'acide boracique". Annales de chimie. 68: 169–174.
  12. 12.0 12.1 "III. The Bakerian Lecture. An account of some new analytical researches on the nature of certain bodies, particularly the alkalies, phosphorus, sulphur, carbonaceous matter, and the acids hitherto undecompounded; with some general observations on chemical theory". Philosophical Transactions of the Royal Society of London (ภาษาอังกฤษ). 99: 39–104. 1809-12-31. doi:10.1098/rstl.1809.0005. ISSN 0261-0523.
  13. Berzelius produced boron by reducing a borofluoride salt; specifically, by heating potassium borofluoride with potassium metal. See: Berzelius, J. (1824) "Undersökning af flusspatssyran och dess märkvärdigaste föreningar" (Part 2) (Investigation of hydrofluoric acid and of its most noteworthy compounds), Kongliga Vetenskaps-Academiens Handlingar(Proceedings of the Royal Science Academy), vol. 12, pp. 46–98; see especially pp. 88ff. Reprinted in German as: Berzelius, J. J. (1824) "Untersuchungen über die Flußspathsäure und deren merkwürdigste Verbindungen", Poggendorff's Annalen der Physik und Chemie, vol. 78, pages 113–150.
  14. Laubengayer, A. W.; Hurd, D. T.; Newkirk, A. E.; Hoard, J. L. (1943-10). "Boron. I. Preparation and Properties of Pure Crystalline Boron". Journal of the American Chemical Society (ภาษาอังกฤษ). 65 (10): 1924–1931. doi:10.1021/ja01250a036. ISSN 0002-7863. Check date values in: |date= (help)
  15. Borchert, W.; Dietz, W.; Koelker, H. (1970). "Crystal Growth of Beta–Rhombohedrical Boron". Zeitschrift für Angewandte Physik. 29: 277. OSTI 4098583.
  16. Weintraub, Ezekiel (1910). "Preparation and properties of pure boron". Transactions of the American Electrochemical Society. 16: 165–184.
  17. 17.0 17.1 17.2 SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF MgB2 SUPERCONDUCTING WIRES”. p. 3 (2008). สืบค้นเมื่อ 08 เมษายน ค.ศ.2021
  18. 18.0 18.1 Boron, B”. Testbourne Ltd.. สืบค้นเมื่อ 08 เมษายน ค.ศ.2021
  19. 19.0 19.1 19.2 19.3 19.4 Muki kagaku. 1. Frank Albert Cotton, Geoffrey Wilkinson, Masayoshi Nakahara, 勝儼 中原. 培風館. 1987.9. ISBN 4-563-04192-0. OCLC 674632672. Check date values in: |date= (help)CS1 maint: others (link)
  20. Hōso hōkabutsu oyobi kanren busshitsu no kiso to ōyō. Hōso hōkabutsu oyobi kanren busshitsu kokusai kaigi soshiki iinkai, ホウ素・ホウ化物および関連物質国際会議組織委員会. Tōkyō: Shīemushīshuppan. 2008. ISBN 978-4-88231-955-9. OCLC 232342544.CS1 maint: others (link)
  21. Laubengayer, A. W.; Hurd, D. T.; Newkirk, A. E.; Hoard, J. L. (1943-10). "Boron. I. Preparation and Properties of Pure Crystalline Boron". Journal of the American Chemical Society (ภาษาอังกฤษ). 65 (10): 1924–1931. doi:10.1021/ja01250a036. ISSN 0002-7863. Check date values in: |date= (help)
  22. 22.0 22.1 22.2 22.3 22.4 Holleman, A. F. (1985). Lehrbuch der anorganischen Chemie. Egon Wiberg, Nils Wiberg (91.-100., verb. und stark erw. Aufl. / von Nils Wiberg ed.). Berlin: De Gruyter. ISBN 3-11-007511-3. OCLC 14949442.
  23. Greenwood, N. N. (1997). Chemistry of the elements. A. Earnshaw (2nd ed ed.). Boston, Mass. ISBN 0-585-37339-6. OCLC 48138330.CS1 maint: extra text (link)
  24. Engler, M. (2007). “Hexagonal Boron Nitride (hBN) - Applications from Metallurgy to Cosmetics”. Cfi/Ber. DKG 84: D25. ISSN 0173-9913.
  25. Greim, Jochen; Schwetz, Karl A. (2006-12-15), Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA (บ.ก.), "Boron Carbide, Boron Nitride, and Metal Borides", Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (ภาษาอังกฤษ), Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, pp. a04_295.pub2, doi:10.1002/14356007.a04_295.pub2, ISBN 978-3-527-30673-2, สืบค้นเมื่อ 2021-04-09
  26. Wiberg, Egon (2001). Inorganic chemistry. Nils Wiberg, A. F. Holleman (1st English ed. ed.). San Diego: Academic Press. ISBN 0-12-352651-5. OCLC 48056955.CS1 maint: extra text (link)
  27. Donohue, Jerry (1982). The structures of the elements. Malabar, Fla.: R.E. Krieger Pub. Co. ISBN 0-89874-230-7. OCLC 6356072.
  28. The formation of bonds to group-I, -II, and -IIIB elements. A. P. Hagen, J. J. Zuckerman. New York: VCH Publishers. 1991. ISBN 978-0-470-14549-4. OCLC 472612839.CS1 maint: others (link)
  29. 29.0 29.1 Oganov, Artem R.; Chen, Jiuhua; Gatti, Carlo; Ma, Yanzhang; Ma, Yanming; Glass, Colin W.; Liu, Zhenxian; Yu, Tony; Kurakevych, Oleksandr O.; Solozhenko, Vladimir L. (2009-02-12). "Ionic high-pressure form of elemental boron". Nature (ภาษาอังกฤษ). 457 (7231): 863–867. doi:10.1038/nature07736. ISSN 0028-0836.
  30. Wentorf, R. H. (1965-01-01). "Boron: Another Form". Science (ภาษาอังกฤษ). 147 (3653): 49–50. doi:10.1126/science.147.3653.49. ISSN 0036-8075.
  31. Hoard, J.L.; Sullenger, D.B.; Kennard, C.H.L.; Hughes, R.E. (1970-01-XX). "The structure analysis of β-rhombohedral boron". Journal of Solid State Chemistry (ภาษาอังกฤษ). 1 (2): 268–277. doi:10.1016/0022-4596(70)90022-8. Check date values in: |date= (help)
  32. Will, Georg; Kiefer, Bodo (2001). "Electron Deformation Density in Rhombohedral α-Boron". Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie (ภาษาอังกฤษ). 627 (9): 2100–2104. doi:10.1002/1521-3749(200109)627:93.0.CO;2-G. ISSN 1521-3749.
  33. Talley, C. P.; La Placa, S.; Post, B. (1960-03-01). "A new polymorph of boron". Acta Crystallographica. 13 (3): 271–272. doi:10.1107/S0365110X60000613. ISSN 0365-110X.
  34. Solozhenko, V. L.; Kurakevych, O. O.; Oganov, A. R. (2008-12-25). "On the hardness of a new boron phase, orthorhombic γ-B28". Journal of Superhard Materials (ภาษาอังกฤษ). 30 (6): 428–429. doi:10.3103/S1063457608060117. ISSN 1063-4576.
  35. 35.0 35.1 35.2 Zarechnaya, E. Yu.; Dubrovinsky, L.; Dubrovinskaia, N.; Filinchuk, Y.; Chernyshov, D.; Dmitriev, V.; Miyajima, N.; El Goresy, A.; Braun, H. F.; Van Smaalen, S.; Kantor, I. (2009-05-07). "Superhard Semiconducting Optically Transparent High Pressure Phase of Boron". Physical Review Letters (ภาษาอังกฤษ). 102 (18): 185501. doi:10.1103/PhysRevLett.102.185501. ISSN 0031-9007.
  36. Nelmes, R. J.; Loveday, J. S.; Allan, D. R.; Besson, J. M.; Hamel, G.; Grima, P.; Hull, S. (1993-04-01). "Neutron- and x-ray-diffraction measurements of the bulk modulus of boron". Physical Review B (ภาษาอังกฤษ). 47 (13): 7668–7673. doi:10.1103/PhysRevB.47.7668. ISSN 0163-1829.
  37. Electric refractory materials. Yukinobu Kumashiro. New York: Marcel Dekker. 2000. ISBN 0-8247-4160-9. OCLC 559223826.CS1 maint: others (link)
  38. Barth, Susanne (1997-12-XX). "Boron isotopic analysis of natural fresh and saline waters by negative thermal ionization mass spectrometry". Chemical Geology (ภาษาอังกฤษ). 143 (3–4): 255–261. doi:10.1016/S0009-2541(97)00107-1. Check date values in: |date= (help)
  39. Liu, Zuhua (2003). "Two-body and three-body halo nuclei". Science in China Series G (ภาษาอังกฤษ). 46 (4): 441. doi:10.1360/03yw0027. ISSN 1672-1799.[ลิงก์เสีย]
  40. Berger, Lev I. (1997). Semiconductor materials. Boca Raton: CRC Press. ISBN 0-8493-8912-7. OCLC 35548907.
  41. 41.0 41.1 41.2 41.3 41.4 Mineral Commodity Summaries 2015 Boron”. กรมสำรวจธรณีสหรัฐอเมริกา. สืบค้นเมื่อ 09 เมษายน ค.ศ.2021
  42. 42.0 42.1 42.2 INDUSTRY REPORT //Borates”. STORMCROW CAPITAL LTD.. สืบค้นเมื่อ 09 เมษายน ค.ศ.2021
  43. Minerals Yearbook 2012 Boron”. アメリカ地質調査所. p. 4. สืบค้นเมื่อ 09 เมษายน ค.ศ.2021
  44. The economics of boron. Roskill Information Services (11th ed ed.). London. 2006. ISBN 0-86214-516-3. OCLC 71163465.CS1 maint: others (link) CS1 maint: extra text (link)
  45. Bēshikku muki kagaku. Shin'ichirō Suzuki, Yasuo Nakao, Takeshi Sakurai, 晋一郎 鈴木, 安男 中尾, 武 櫻井. Kyōto: Kagaku Dōjin. 2004. ISBN 4-7598-0903-1. OCLC 675932053.CS1 maint: others (link)
  46. Pfaender, Heinz G. (1996). Schott guide to glass (2nd ed ed.). London: Chapman & Hall. ISBN 0-412-71960-6. OCLC 34116748.CS1 maint: extra text (link)
  47. Cooke, Theodore F. (1991-12-XX). "Inorganic Fibers-A Literature Review". Journal of the American Ceramic Society (ภาษาอังกฤษ). 74 (12): 2959–2978. doi:10.1111/j.1151-2916.1991.tb04289.x. ISSN 0002-7820. Check date values in: |date= (help)
  48. May, Gary S. (2006). Fundamentals of semiconductor manufacturing and process control. Costas J. Spanos. [Piscataway]: IEEE. ISBN 0-471-78406-0. OCLC 70162615.
  49. Sherer, J. Michael (2005). Semiconductor industry : wafer fab exhaust management. Boca Raton: CRC/Taylor & Francis. ISBN 1-57444-720-3. OCLC 71714848.
  50. Campbell, Peter (1994). Permanent magnet materials and their application. Cambridge [England]: Cambridge University Press. ISBN 0-521-24996-1. OCLC 29428197.
  51. Martin, James E. (2006). Physics for radiation protection : a handbook (2nd ed., rev. and enl ed.). Weinheim: Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-61879-8. OCLC 212141067.
  52. Pastina, B.; Isabey, J.; Hickel, B. (1999-01-XX). "The influence of water chemistry on the radiolysis of the primary coolant water in pressurized water reactors". Journal of Nuclear Materials (ภาษาอังกฤษ). 264 (3): 309–318. doi:10.1016/S0022-3115(98)00494-2. Check date values in: |date= (help)
  53. Nable, Ross O.; Bañuelos, Gary S.; Paull, Jeffrey G. (1997). "[No title found]". Plant and Soil. 193 (2): 181–198. doi:10.1023/A:1004272227886.
  54. Miwa, Kyoko; Takano, Junpei; Omori, Hiroyuki; Seki, Motoaki; Shinozaki, Kazuo; Fujiwara, Toru (2007-11-30). "Plants Tolerant of High Boron Levels". Science (ภาษาอังกฤษ). 318 (5855): 1417–1417. doi:10.1126/science.1146634. ISSN 0036-8075. PMID 18048682.
  55. Blevins, Dale G.; Lukaszewski, Krystyna M. (1998-06-XX). "BORON IN PLANT STRUCTURE AND FUNCTION". Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology (ภาษาอังกฤษ). 49 (1): 481–500. doi:10.1146/annurev.arplant.49.1.481. ISSN 1040-2519. Check date values in: |date= (help)
  56. "Functions of Boron in Plant Nutrition" (PDF). U.S. Borax Inc. Archived from the original (PDF) สืบค้นเมื่อ 09เมษายน ค.ศ.2021
  57. Nielsen, Forrest H. (1998). "Ultratrace elements in nutrition: Current knowledge and speculation". The Journal of Trace Elements in Experimental Medicine (ภาษาอังกฤษ). 11 (2–3): 251–274. doi:10.1002/(SICI)1520-670X(1998)11:2/33.0.CO;2-Q. ISSN 1520-670X.
  58. Health advisories for drinking water contaminants : United States Environmental Protection Agency Office of Water health advisories. United States. Environmental Protection Agency. Office of Water. Boca Raton: Lewis Publishers. 1993. ISBN 0-87371-931-X. OCLC 27011788.CS1 maint: others (link)
  59. Nielsen, Forrest H. (1997). "[No title found]". Plant and Soil. 193 (2): 199–208. doi:10.1023/A:1004276311956.
  60. Garrett, Donald E. (1998). Borates : handbook of deposits, processing, properties, and use. San Diego: Academic Press. ISBN 978-0-08-050021-8. OCLC 162128920.
  61. Klotz, J. H.; Moss, J. I.; Zhao, R.; Davis, L. R.; Patterson, R. S. (1994-12-XX). "Oral toxicity of boric acid and other boron compounds to immature cat fleas (Siphonaptera: Pulicidae)". Journal of Economic Entomology. 87 (6): 1534–1536. doi:10.1093/jee/87.6.1534. ISSN 0022-0493. PMID 7836612. Check date values in: |date= (help)
  62. Garrett, Donald E. (1998). Borates : handbook of deposits, processing, properties, and use. San Diego: Academic Press. ISBN 978-0-08-050021-8. OCLC 162128920.
  63. "Environmental Health Criteria 204: Boron". the IPCS. 1998. สืบค้นเมื่อ 09 เมษายน ค.ศ.2021