Populyarnaya biblioteka himicheskih elementov

---

<< Berillii | Oglavlenie | Uglerod >>

Bor

Izdatel'stvo "Nauka", 1977
Elektronnaya versiya: "Nauka i Tehnika", 2002

"Nuzhno ochen' mnogo znat', chtoby ponyat', kak malo my znaem". Vsya istoriya elementa N 5 - bora mozhet sluzhit' podtverzhdeniem etogo ne slishkom novogo tezisa.

Bylo vremya, kogda kazalos', chto ob etom elemente izvestno vse, chto neobhodimo, hotya v deistvitel'nosti znali ochen' nemnogo. A bol'shego ne trebovalos': dlya promyshlennosti bor ne predstavlyal interesa...

Lish' v poslednie desyatiletiya bor stal elementom pervostepennoi vazhnosti: i sam element N 5, i mnogie ego soedineniya ponadobilis' atomnoi i raketnoi tehnike, metallurgii, metalloobrabotke, himicheskoi promyshlennosti i mnogim drugim otraslyam. Seichas borom i ego soedineniyami zanimayutsya v desyatkah nauchnyh laboratorii (i vryad li etot interes vremennyi), a on zadaet odnu zagadku za drugoi.

Bura i burotvor

S odnim iz soedinenii bora chelovechestvo znakomo bolee tysyachi let. Eto bura - natrievaya sol' tetrabornoi kisloty Na₂B₄O₇ ^. 10N₂O. Izvestno, chto eshe v 800-h godah nashei ery eto beloe kristallicheskoe veshestvo primenyali v kachestve plavnya. Buroi pol'zovalis' alhimiki; kak i sama alhimiya, bura prishla v Evropu s vostoka, ot arabov. Izvestno, chto mnogo vekov nazad slovom "borak" araby oboznachali mnogie soli i drugie kristallicheskie veshestva belogo cveta. Po mere togo kak proyasnyalas' himicheskaya priroda veshestv, ponyatie "borak" stanovilos' vse uzhe, i, v konce koncov, ego stali upotreblyat' primenitel'no tol'ko k odnomu veshestvu - bure. Ot arabskogo "borak" proishodit latinskoe nazvanie bury - borax.

Neskol'ko men'she "trudovoi stazh" drugogo rasprostranennogo prirodnogo soedineniya bora - bornoi kisloty. V prirode ee obnaruzhili v 1777 g., a poluchat' iz bury nauchilis' na 75 let ran'she. Bura i bornaya kislota eto, esli mozhno tak vyrazit'sya, samye starye soedineniya elementa N 5. Oni i seichas ispol'zuyutsya dovol'no shiroko: v medicine, v proizvodstve emalei, kak syr'e dlya polucheniya drugih soedinenii bora. Konechno, ne bura i ne N₃VO₃ opredelyayut nyneshnii interes nauki i tehniki k boru, no eti veshestva zasluzhivayut pochtitel'nogo otnosheniya za svoyu mnogoletnyuyu sluzhbu chelovechestvu. I otkryvali bor imenno kak neizvestnyi komponent etih izvestnyh veshestv. I borom-to ego nazvali v chest' bury. Interesno, chto u nas v strane v nachale proshlogo veka (1810...1815 gg.) etot element nazyvali na russkii maner buriem i burotvorom. Lish' v 1815 g. izvestnyi himik V.M. Severgin vvel v russkuyu nauchnuyu literaturu nyneshnee imya elementa N 5.

Istoriya otkrytii i oshibok

Bor otkryt v 1808 g. Dva izvestnyh francuzskih uchenyh Zhozef Gei-Lyussak i Lui Tenar "otnyali" vodu u bornoi kisloty i na poluchennyi okisel podeistvovali metallicheskim kaliem. Novoe veshestvo sovershenno ne pohodilo na ishodnye produkty, i himizm processa kazalsya ochevidnym:

kislota prokalivanie angidrit vosstanovlenie element

S polnym na to osnovaniem Gei-Lyussak i Tenar ob'yavili ob otkrytii novogo elementa.

Spustya neskol'ko mesyacev bor otkryli vtorichno. Velikii angliiskii himik Hemfri Devi poluchil ego pri elektrolize rasplavlennogo bornogo angidrida.

Na etom, kazalos' by, mozhno zakonchit' rasskaz ob istorii otkrytiya elementa N 5, no odno obstoyatel'stvo ne pozvolyaet eto sdelat' - sopostavlenie kolichestvennyh harakteristik elementarnogo bora, poluchennyh ego pervootkryvatelyami i sovremennymi uchenymi. Velichiny nastol'ko raznye, chto kazhetsya, budto rech' idet o raznyh i pritom ne ochen' pohozhih veshestvah, i voznikayut somneniya v dostovernosti otkrytiya bora v 1808 g.

V rassuzhdeniyah velikih himikov proshlogo veka vse absolyutno pravil'no, i, tem ne menee, otkrytoe imi veshestvo nikak ne nazovesh' elementarnym borom. Iz-za bol'shogo srodstva bora ko mnogim elementam, i, prezhde vsego k kislorodu, produkt, poluchennyi Gei-Lyussakom i Tenarom, ne mog soderzhat' bolee 60...70% bora. To zhe samoe i u Devi. Eto dokazal Anri Muassan - vydayushiisya francuzskii himik vtoroi poloviny XIX v. On zhe v 1892 g. predlozhil magnietermicheskii sposob polucheniya bora po reakcii

V₂O₃ + 3Mg 3MgO + 2V + 127 kkal.

Korichnevyi poroshok, ostavavshiisya posle udaleniya okisi magniya, Muassan schel elementarnym borom. No okazalos', chto i etot bor - daleko ne elementarnyi: bora v nem ne bol'she 90%. Nemeckii uchenyi-metallurg V. Kroll' usovershenstvoval sposob Muassana, no i on ne smog podnyat' chistotu konechnogo produkta vyshe chem do 93...94%.

Pomimo vsego prochego, bor znamenit eshe i tem, chto portil nervy mnogim vydayushimsya himikam. V 1858 g. F. Veler i A. Sent-Kler Devil' ustanovili, chto etot element sushestvuet v dvuh modifikaciyah: kristallicheskoi - almazopodobnoi i amorfnoi - pohozhei na grafit. Eto polozhenie bystro stalo obshepriznannym, voshlo v monografii i uchebniki.

No v 1876 g. nemeckii himik V. Gampe opublikoval stat'yu, v kotoroi utverzhdal, budto almazopodobnyi bor, poluchennyi tem zhe sposobom, chto u Velera i Sent-Kler Devilya, - eto ne elementarnyi bor, a borid alyuminiya sostava AlB₁₂. Eshe cherez sem' let ta zhe uchast' postigla grafitopodobnyi bor. Ego formulu (V₄₈S₂Al) ustanovil francuz K. Zholi.

Rezul'taty rabot Gampe i Zholi, estestvenno, vyzvali somnenie kolleg. I delo zdes' ne tol'ko v avtoritete Velera i Sent-Kler Devilya - vydayushihsya uchenyh i otlichnyh eksperimentatorov. Formuly, poluchennye Gampe i Zholi, "ne lezli ni v kakie vorota" (esli vorotami schitat' klassicheskie teorii valentnosti i himicheskoi svyazi).

Togda eshe ne znali, chto atomy bora sposobny k obrazovaniyu ne tol'ko ionnyh, no i kovalentnyh svyazei; chto oni mogut soedinyat'sya mezhdu soboi v cepochki, karkasy, setki; chto pri obrazovanii boridov (boridami nazyvayutsya soedineniya bora s metallami) proishodit kak by "nalozhenie" neskol'kih tipov himicheskoi svyazi. Znali o srodstve bora k kislorodu, uglerodu, alyuminiyu, no naskol'ko veliko eto srodstvo, ne dogadyvalis'. A imenno iz-za etih osobennostei elementa N 5 okazalos', chto pravy ne velikie, a maloizvestnye himiki.

V 1908 g. amerikanskii issledovatel' E. Veintraub podtverdil strannuyu formulu kristallicheskogo bora - AlB₁₂. A na sleduyushii god, vosstanoviv hlorid bora vodorodom v elektricheskoi duge, Veintraub pervym poluchil bor 99%-noi chistoty.

Tem ne menee, i segodnya dostatochno protivorechivy otvety na vopros o svoistvah i "vneshnosti" bora. Naprimer, v Kratkoi himicheskoi enciklopedii govoritsya, chto kristallicheskii bor - poroshok serovato-chernogo cveta, a v drugoi enciklopedii himicheskih znanii - trehtomnyh "Osnovah obshei himii" B.V. Nekrasova opisan bor "v vide temno-burogo poroshka" i skazano, chto "ochen' chistyi bor bescveten".

Gde zhe istina? Kak ni stranno, i tam i tam. Na svoistva elementov vliyayut - i ochen' sil'no - dazhe desyatye i sotye doli procenta primesei. "Elementarnyi" bor poluchayut neskol'kimi sposobami - krekingom borovodorodov, vosstanovleniem na raskalennoi tantalovoi niti i v elektricheskoi duge, no ni v odnom sluchae ne udaetsya preodolet' vysokoe srodstvo bora k drugim elementam, ni v odnom sluchae ne udaetsya izbezhat' "postoronnih vklyuchenii". Vot poetomu-to iz odnoi avtoritetnoi knigi uznaem, chto temperatura plavleniya elementarnogo bora 2075, a iz drugoi (ne menee avtoritetnoi) 2300^oC. To zhe samoe - s temperaturoi kipeniya: v odnom spravochnike nahodim ee ravnoi 2550, a v drugom 3860^oC.

Mnogoe o bore do sih por neizvestno. Po-raznomu otvechayut uchenye i na vopros, skol'ko zhe v deistvitel'nosti sushestvuet modifikacii elementarnogo bora: odna, dve, mnogo...

Vse eto, odnako, ne pomeshalo boru i mnogim ego soedineniyam voiti v chislo vazhneishih materialov sovremennoi tehniki. Eto proizoshlo blagodarya unikal'nomu sochetaniyu poleznyh svoistv elementa N 5.

Atom, yadro, atomnyi reaktor

Atom bora - "konstrukciya" dovol'no prostaya. V yadre pyat' protonov i pyat' ili shest' neitronov (izotopy bor-10 i bor-11 sootvetstvenno). Vokrug yadra vrashayutsya pyat' elektronov: dva - na blizhaishei k yadru obolochke, tri - na naruzhnoi. Blagodarya etim trem elektronam bor i proyavlyaet obychno valentnost' 3+.

K elektronnomu stroeniyu my eshe vernemsya. Seichas zhe rech' o yadre atoma bora i ob "atomnoi sluzhbe" etogo elementa.

Prirodnyi bor sostoit tol'ko iz dvuh izotopov. Na dolyu legkogo bora-10 v prirodnoi smesi prihoditsya okolo 19%, ostal'noe - tyazhelyi bor-11. I eti cifry v raznyh izdaniyah neskol'ko var'iruyutsya. Nekotorye uchenye schitayut, chto otnoshenie ¹¹V : ¹²V = 81 : 19 nepostoyanno i chto v nedrah zemli proishodit chastichnoe razdelenie i pereraspredelenie izotopov bora. Po mneniyu drugih, vse otkloneniya v izotopnom sostave - ot togo, chto opredelyayut ego raznymi priborami i metodami; no i v rabotah uchenyh etoi gruppy govoritsya, chto bor, vydelennyi iz morskoi vody, na 2% tyazhelee bora, poluchennogo iz mineralov. Vse shodyatsya na tom, chto bor migriruet po planete, no kakie processy chastichno razdelyayut i pereraspredelyayut izotopy bora - na etot vopros nikto ne dal poka odnoznachnogo otveta.

Est', pravda, drugoe ob'yasnenie otklonenii v izotopnom sostave bora, poluchennogo iz raznyh obrazcov. Sut' ego v tom, chto pod deistviem protonov chast' bora-10 prevrashaetsya v berillii-7, a tot v svoyu ochered' (posle serii yadernyh prevrashenii) - v gelii-4.

Vopros ob izotopnom sostave elementa N 5 - daleko ne prazdnyi. Po odnoi iz samyh vazhnyh dlya atomnoi tehniki harakteristik - secheniyu zahvata teplovyh neitronov - izotopy bora otlichayutsya drug ot druga ochen' sil'no.

Sechenie zahvata - eto sposobnost' yadra zahvatyvat' zamedlennye (teplovye) neitrony, sluzhashie vozbuditelyami i rasprostranitelyami cepnoi yadernoi reakcii. S pomosh'yu veshestv, imeyushih bol'shoe sechenie zahvata, mozhno regulirovat' hod cepnoi reakcii i, esli nuzhno, gasit' ee. Iz takih veshestv delayut upravlyayushie sterzhni atomnyh reaktorov.

Kak konstrukcionnye materialy "goryachei zony" takie veshestva, konechno, ne podhodyat. Naoborot, ot elementov, imeyushih bol'shoe sechenie zahvata, v tom chisle i ot bora, konstrukcionnye materialy atomnoi tehniki prihoditsya tshatel'no ochishat'. Zdes' nuzhny materialy s minimal'nym secheniem, ot kotoryh neitrony otskakivali by, kak goroh ot stenki.

Po velichine secheniya zahvata teplovyh neitronov legkii izotop bora zanimaet odno iz pervyh mest sredi vseh elementov i izotopov, a tyazhelyi - odno iz samyh poslednih. Eto znachit, chto materialy na osnove oboih izotopov elementa N 5 ves'ma interesny dlya reaktorostroeniya, kak, vprochem, i dlya drugih oblastei atomnoi tehniki. Interes etot ukreplyayut otlichnye fiziko-mehanicheskie svoistva bora i mnogih ego soedinenii: prochnost', termostoikost', tverdost'. Po tverdosti, naprimer, kristallicheskii bor (AlB₁₂) zanimaet vtoroe mesto sredi vseh elementov, ustupaya lish' uglerodu v vide almaza.

Razdelyat' prirodnyi bor na izotopy i poluchat' soedineniya bora s izmenennym izotopnym sostavom umeyut uzhe vo mnogih stranah. Razdelyayut, konechno, ne elementarnyi bor, a odno iz ego soedinenii, chashe vsego gazoobraznyi pri normal'nyh usloviyah trehftoristyi bor. V zhidkost' VF₃ prevrashaetsya pri temperature okolo minus 100^oC. Ustanovleno, chto molekuly trehftoristogo bora, v sostav kotoryh vhodit bor-11, nemnogo podvizhnee teh, v kotoryh zaklyuchen bor-10. Iz-za etogo ¹¹VF₃ isparyaetsya iz zhidkogo trehftoristogo bora chut'-chut' legche i bystree, chem ¹⁰BF₃. Etoi minimal'noi raznicei v svoistvah i pol'zuyutsya dlya razdeleniya izotopov bora v rektifikacionnyh kolonnah. Process etot slozhnyi i dolgii - vse-taki raznica v svoistvah monoizotopnyh ftoridov bora ochen' nevelika.

Konechno, reguliruyushie sterzhni delayut ne iz ftorida bora - dazhe esli ego izotopnyi sostav izmenen. No prevratit' BF₃ v elementarnyi bor ili karbid bora V₄S namnogo proshe, nezheli razdelit' izotopy. Eto delaetsya chisto himicheskimi sposobami. Sposobnost'yu bora aktivno zahvatyvat' neitrony pol'zuyutsya i dlya zashity ot neitronnogo izlucheniya. Shirokoe rasprostranenie poluchili bornye schetchiki neitronov.

Konkurenty almaza

V predydushei glave uzhe upominalsya karbid bora V₄S - kak odin iz materialov dlya izgotovleniya reguliruyushih sterzhnei. No eto veshestvo, vpervye poluchennoe eshe Anri Muassanom, nuzhno ne tol'ko atomnikam. Uzhe mnogo let ego primenyayut dlya obrabotki tverdyh splavov, potomu chto po tverdosti karbid bora prevoshodit pochti vse prochie kristally, ustupaya lish' almazu.

Etim chernym blestyashim kristallam ne strashen razogrev. S povysheniem temperatury ih svoistva pochti ne menyayutsya, a plavitsya karbid bora lish' pri 2350^oC. Bolee togo, pri temperature nizhe 1000^oC eto veshestvo obladaet isklyuchitel'noi himicheskoi stoikost'yu: v etih usloviyah na nego ne deistvuyut ni kislorod, ni hlor. Eto znachit, chto instrument iz karbida bora mozhet rabotat' pri vysokih temperaturah v okislitel'nyh sredah.

Prichiny sochetaniya velikolepnyh fiziko-mehanicheskih i himicheskih svoistv etogo veshestva ob'yasnyayutsya stroeniem atoma bora i kristallicheskoi strukturoi karbida bora. Chtoby poyasnit' ih, vernemsya k elektronnomu stroeniyu elementa N 5.

Napomnim, chto v atome bora vokrug yadra vrashayutsya pyat' elektronov, iz nih tri na naruzhnoi obolochke. Eti tri elektrona neravnocenny: dva sostavlyayut paru, a tretii - ne sparennyi i potomu osobenno "buinyi".

Po zakonam kvantovoi mehaniki ne sparennyi elektron vsegda stremitsya naiti sebe paru - elektron s protivopolozhno napravlennym spinom (spinom (ot angliiskogo spin - vrashenie) nazyvaetsya sobstvennyi moment kolichestva dvizheniya elementarnoi chasticy), a naiti ee on mozhet tol'ko v drugom atome. V rezul'tate obrazuyutsya kovalentnye svyazi, pri kotoryh elektrony dvuh ili neskol'kih atomov obrazuyut obshee elektronnoe oblako.

Kovalentnaya svyaz' - samaya prochnaya iz vseh vidov himicheskoi svyazi. V polimernyh molekulah tak svyazany vse atomy "skeleta", i poetomu tak trudno razrushit' svyazi v polimere. A poskol'ku v kristalle bora atomy okazyvayutsya svyazany imenno takoi svyaz'yu, to lyuboi kristallik elementa N 5 mozhno rassmatrivat' kak molekulu polimera, neorganicheskogo polimera.

Karbid bora - tozhe polimer. Pravil'nee ego formulu pisat' ne V₄S, a (B₁₂C₃)_n. Elementarnaya yacheika takih kristallov - romboedricheskaya, ee karkas obrazuyut 12 prochnyh, kompaktnyh (i kovalentno svyazannyh) atomov bora. Vnutri etogo karkasa raspolagaetsya lineinaya gruppa iz treh svyazannyh mezhdu soboi atomov ugleroda. Kovalentnye svyazi voznikayut takzhe mezhdu "hozyaevami" i "gostyami". V rezul'tate poluchaetsya nastol'ko prochnaya konstrukciya, chto ee ochen' trudno razrushit' lyubymi vozdeistviyami. Poetomu karbid bora i tverd, i prochen, i himicheski neuyazvim, i termicheski stoek.

Podobnym obrazom postroeny i kristally mnogih boridov, prichem kovalentnoi svyaz'yu inogda soedinyayutsya atomy bora s metallami. Samyi termostoikii iz vseh boridov - diborid gafniya HfB₂, kotoryi plavitsya tol'ko pri 3250^oC. "Rekordist" po himicheskoi stoikosti - diborid tantala TaB₂. Na nego ne deistvuyut nikakie kisloty, dazhe kipyashaya carskaya vodka.

I naposledok - o soedineniyah bora s azotom. Harakterno, chto sochetanie elementov N 5 i 7, po sushestvu, dubliruet element N 6. Izvestno veshestvo borazol - B₃N₃H₆, kotoroe ne sluchaino inogda nazyvayut neorganicheskim benzolom. U benzola i borazola pochti identichnoe stroenie, blizkie fizicheskie i himicheskie svoistva (pravda, v bol'shinstve reakcii borazol vedet sebya aktivnee benzola), prichem ne tol'ko u samih veshestv, no i u analogichnyh ih proizvodnyh.

BN - takov sostav veshestva, kotoroe inogda nazyvayut belym grafitom. Ego poluchayut, prokalivaya tehnicheskii bor ili okis' bora v atmosfere ammiaka. Eto belyi, pohozhii na tal'k poroshok, no shodstvo s tal'kom chisto vneshnee, namnogo bol'she i glubzhe shodstvo amorfnogo nitrida bora s grafitom. Odinakovo postroeny kristallicheskie reshetki, oba veshestva s uspehom primenyayut v kachestve tverdoi vysokotemperaturnoi smazki.

Posle togo kak v usloviyah sverhvysokih davlenii i vysokih temperatur udalos' perestroit' kristallicheskuyu reshetku grafita i poluchit' iskusstvennye almazy, podobnuyu operaciyu proveli i s belym grafitom.

Usloviya opyta, v kotorom eto udalos' sdelat', byli takimi: temperatura 1350^oC, davlenie 62 tys. atm. Iz avtoklava vynuli neopredelennogo cveta kristally, vneshne sovershenno neprivlekatel'nye. No eti kristally carapali almaz. Pravda, i on ne ostavalsya v dolgu i ostavlyal carapiny na kristallah nitrida bora.

Eto veshestvo nazvali borazonom. Hotya tverdost' almaza i borazona odinakova, poslednii imeet dva ochen' znachimyh dlya tehniki preimushestva. Vo-pervyh, borazon bolee termostoek: on razlagaetsya pri temperature vyshe 2000^oC, almaz zhe zagoraetsya pri 700...800^oC. Vo-vtoryh, borazon luchshe, chem almaz, protivostoit deistviyu udarnyh nagruzok - on ne stol' hrupok.

Izvestnoe shodstvo s uglerodom proyavlyaet i sam bor, a ne tol'ko ego soedineniya s azotom. Eto ne dolzhno udivlyat'. Bor i uglerod - sosedi po mendeleevskoi tablice, oba elementa - nemetally, malo otlichayutsya razmery ih atomov i ionov. Glavnoe sledstvie etogo shodstva - bystroe razvitie himii borovodorodov, kotoraya, po mneniyu mnogih uchenyh, mozhet so vremenem stat' "novoi organikoi". Napomnim, chto prosto "organika", organicheskaya himiya, eto, po sushestvu, himiya uglevodorodov i ih proizvodnyh.

Novaya organika

Pervye soedineniya bora s vodorodom byli polucheny P. Dzhonsom i L. Teilorom eshe v 1881 g. Dolgoe vremya ohotnikov zanimat'sya etimi soedineniyami bylo nemnogo. Borovodorody (ili borany) nestoiki, yadovity, oni skverno pahnut i glavnoe ochen' stranno postroeny. Poprobuite opredelit', kakuyu valentnost' proyavlyaet bor v takih, naprimer, soedineniyah: B₂H₆, V₄N₁₀, B₅H₉, V₁₀N₁₄.

Stroenie nekotoryh borovodorodov mozhno bylo by ob'yasnit' obrazovaniem polimernyh cepochek iz atomov bora. No togda eti soedineniya dolzhny byli by obladat' bol'shoi stabil'nost'yu, a oni, naoborot, razlagayutsya ot maleishego vozdeistviya. Znachit, nuzhno drugoe ob'yasnenie ih struktury.

Kartina nachala proyasnyat'sya lish' v konce 40-h - nachale 50-h godov nashego veka. Odnoi iz prichin, no kotoroi vo mnogih stranah stali usilenno zanimat'sya himiei borovodorodov i ih proizvodnyh, byl interes k etim veshestvam, proyavlennyi voennymi vedomstvami.

Dal'nost' i skorost' poleta letatel'nyh apparatov (nevazhno, samolet eto ili raketa) vo mnogom zavisyat ot teploty sgoraniya primenyaemogo goryuchego. Energeticheskii "potolok" lyubogo uglevodorodnogo topliva ne prevyshaet 10,5 tys. kkal/kg, potomu chto teplotvornaya sposobnost' samogo ugleroda sravnitel'no nevelika - 7800 kkal/kg.

Zamena ugleroda bolee "kaloriinymi" elementami pozvolyaet poluchat' toplivo so znachitel'no luchshimi energeticheskimi harakteristikami. Teplota sgoraniya bora (14 170 kkal/kg) pochti vdvoe bol'she, chem ugleroda. Kogda stali podschityvat', chto mozhet dat' zamena uglevodorodnyh topliv borovodorodnymi, to okazalos', chto reaktivnaya aviaciya mozhet vyigrat' ot takoi zameny ochen' mnogoe. Vo-pervyh, pri zadannoi dal'nosti poleta mozhno umen'shit' gabarity samoleta, sootvetstvenno uvelichiv ego skorost'; vo-vtoryh, mozhno povysit' poleznuyu nagruzku i, v-tret'ih, sokratit' razbeg pri vzlete.

Razumeetsya, noveishie svedeniya o borovodorodnyh toplivah zasekrecheny, poetomu pridetsya dovol'stvovat'sya primerami desyatiletnei davnosti. Uzhe v seredine 60-h godov byli izvestny amerikanskie borovodorodnye topliva tipa HEF. Eto proizvodnye borovodorodov, v kotoryh nekotorye atomy vodoroda zameneny organicheskimi radikalami (etil, butil i t.d.). U etih veshestv teplota sgoraniya men'she, chem u chistyh boranov, no zato oni menee yadovity i bolee stabil'ny.

Ispytaniya pervyh borovodorodnyh topliv byli ne sovsem udachnymi. Topliva, kotorye pri sgoranii dayut tverdye ostatki, opasny dlya lyuboi tehniki, osobenno dlya reaktivnoi: vozmozhna zabivka sopel, chrevataya opasnost'yu vzryva. Esli zhe tverdye veshestva obrazuyutsya iz-za nedostatochnoi stabil'nosti ne uspevshego sgoret' zhidkogo topliva, to vozmozhny narusheniya raboty sistemy podachi topliva i drugih uzlov dvigatelya. Posle stendovyh ispytanii turboreaktivnogo dvigatelya, rabotavshego na borovodorodnom toplive, byli obnaruzheny otlozheniya okisi bora na statore i rotore turbiny, na vseh detalyah forsazhnoi kamery, na vyhodnom sople. Vzryva ne bylo, no on mog byt'.

Uspeshnee okazalis' ispytaniya borovodorodnyh topliv v vozdushno-reaktivnyh dvigatelyah, prednaznachennyh dlya upravlyaemyh snaryadov. S perevodom na novoe toplivo letno-tehnicheskie dannye etih snaryadov sushestvenno uluchshilis'.

Mozhno predpolagat', chto za 10 let, proshedshih so vremeni opisannyh ispytanii, mnogie trudnosti togo vremeni udalos' preodolet'. Himiya borovodorodov i ih proizvodnyh razvivaetsya bystro. V chastnosti, v eti gody sintezirovany baren i neobaren - veshestva sostava V₁₀N₁₀(SN₂)₂. Drug ot druga oni otlichayutsya tol'ko vzaimoraspolozheniem sostavlyayushih ih atomov. Po sravneniyu s boranami bareny obladayut znachitel'no bol'shei termicheskoi i himicheskoi stoikost'yu. Baren vyderzhivaet nagrevanie do 500^oC, ne rastvoryaetsya v shelochah i spirtah, ne okislyaetsya pod deistviem bol'shinstva okislitelei.

Konechno, interes k borovodorodam i ih proizvodnym ob'yasnyaetsya ne tol'ko vozmozhnost'yu ispol'zovaniya ih v kachestve topliva. Chlen-korrespondent Akademii nauk SSSR B.V. Nekrasov utverzhdaet, chto "himiya borovodorodov i ih proizvodnyh po svoemu harakteru i bogatstvu sinteticheskih vozmozhnostei priblizhaetsya k organicheskoi himii". Podobnogo mneniya priderzhivayutsya i mnogie drugie specialisty.

"Novaya organika" tol'ko nachinaetsya. Organika na osnove bora. I eto eshe odno podtverzhdenie bol'shogo budushego elementa N 5.

Porazitel'nyi individualizm

Bor ne otnositsya k chislu samyh rasprostranennyh elementov zemnoi kory, na ego dolyu prihoditsya lish' 3^.10^-4% ee vesa. Nesmotrya na eto, izvestno bol'she 80 sobstvennyh mineralov bora; v "chuzhih" mineralah on pochti ne vstrechaetsya. "Nekommunikabel'nost'" bora ob'yasnyayut, prezhde vsego tem, chto u kompleksnyh anionov elementa N 5 (a imenno v takom vide on vhodit v bol'shinstvo mineralov) net dostatochno rasprostranennyh analogov. Interesno, chto pochti vo vseh mineralah bor svyazan s kislorodom, a gruppa ftorsoderzhashih soedinenii sovsem malochislenna. Glavnye mineraly bora: bura Na₂B₄O₇ ^. 10H₂O, kernit Na₂B₄O₇ ^. 4H₂O i sassolin (ili bornaya kislota), a takzhe borosilikat datolit. Samye krupnye mestorozhdeniya bornogo syr'ya nahodyatsya v SSSR (Sibir', Kazahstan), SShA (shtat Kaliforniya), Peru, Argentine, Turcii.

Bornye udobreniya

Dlya mnogih zhivyh organizmov bor - zhiznenno vazhnyi element. Vmeste s margancem, med'yu, molibdenom i cinkom on vhodit v chislo pyati vazhneishih mikroelementov. Pri nedostatke bora v pochve zametno umen'shayutsya urozhai mnogih kul'tur, prichem osobenno sil'no nehvatka bora skazyvaetsya na urozhae semyan. Ustanovleno, chto bor vliyaet na uglevodnyi i belkovyi obmen v rasteniyah. Vmeste s urozhaem kul'turnyh rastenii s kazhdogo gektara pochvy ezhegodno uhodit do 10 g bora. Osobenno aktivno unosyat ego korneplody i kormovye travy. Etu estestvennuyu ubyl' prihoditsya vospolnyat', vnosya v pochvu bornye udobreniya. V kachestve takovyh chashe vsego primenyayut osazhdennye boraty magniya, borno-datolitovoe udobrenie, soderzhashee do 14,5% vodorastvorimoi bornoi kisloty, i superfosfat s dobavkami soedinenii bora. Ih vnosyat pod mnogoletnie travy, len, hlopchatnik, ovoshnye, plodovo-yagodnye i mnogie drugie kul'tury. Effekt ot primeneniya bornyh udobrenii vo mnogo raz prevoshodit zatraty na ih proizvodstvo i vnesenie v pochvu.

Prichiny prevoshodstva

Bor - ne edinstvennyi element, horosho pogloshayushii teplovye neitrony, obrazuyushiesya pri cepnoi yadernoi reakcii. Bol'shei, chem u bora, sposobnost'yu k zahvatu neitronov obladayut shest' elementov: samarii, evropii, gadolinii, disprozii, plutonii (izotopy ²³⁹Pu i ²⁴¹Ru) i kadmii. No pered kazhdym iz nih u bora est' preimushestva. On stabilen, termostoek, neyadovit i dostatochno rasprostranen. Kadmii zhe plavitsya uzhe pri 321^oC, k tomu zhe on toksichnee bora. Plutonii ne tol'ko toksichen, no i radioaktiven. I ochen' dorog. Ostal'nye chetyre elementa - lantanoidy, oni kraine redki i rasseyany, razdelyat' ih ochen' slozhno. Tak chto prakticheski "konkurentom" bora pri izgotovlenii reguliruyushih sistem atomnyh reaktorov mozhet byt' tol'ko kadmii, da i to ne vo vsem.

Bor - legiruyushii element

V splavy cvetnyh i chernyh metallov bor obychno vvodyat dlya povysheniya ih iznosostoikosti i zharoprochnosti. Minimal'nye dobavki bora k stali (0,0005...0,005%) uvelichivayut glubinu ee zakalki, a sledovatel'no, i prochnost'. Bor luchshe lyubogo drugogo elementa ochishaet med' ot rastvorennyh v nei gazov, posle legirovaniya borom svoistva medi znachitel'no uluchshayutsya. I plyus ko vsemu prochemu nasyshenie poverhnosti mnogih metallov borom privodit k obrazovaniyu boridov etih metallov - soedinenii tverdyh i prochnyh.

Kisloty - sil'nye i slabye

Bornaya kislota - odna iz nemnogih kislot, kotorye mozhno nazvat' mineral'nymi v polnom smysle etogo slova, ona vstrechaetsya v zemnoi kore. Po himicheskim svoistvam eto odna iz samyh slabyh kislot. Pri nagrevanii vyshe 100^oC bornaya kislota sostava N₃VO₃ teryaet molekulu vody i prevrashaetsya v tozhe ochen' slabuyu metabornuyu kislotu NVO₂. No ne vsem kislotam bora svoistvenna "prestupnaya slabost'". Kompleksnaya ftorobornaya kislota H[BF₄] - produkt prisoedineniya HF k VF₃ - sil'nee plavikovoi, sernoi i azotnoi kislot.

---

<< Berillii | Oglavlenie | Uglerod >>

Publikacii s klyuchevymi slovami: himicheskie elementy - atomy - periodicheskaya tablica Mendeleeva Publikacii so slovami: himicheskie elementy - atomy - periodicheskaya tablica Mendeleeva
Sm. takzhe: Proishozhdenie himicheskih elementov Konferenciya v chest' 150-letiya tablicy Mendeleeva Otkuda poyavilis' himicheskie elementy? Otkuda proizoshli himicheskie elementy? Stepeni desyatki Ostatok sverhnovoi Kassiopeya A v rentgenovskih luchah Tumannost' Rozetka v svete atomov vodoroda, kisloroda, sery Vse publikacii na tu zhe temu >>