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大有用处的硼

科普中国-科学原理一点通 2020-06-16 作者:程方洁

  硼砂是由天然硼砂矿石经精制而得的结晶体,硼化合物的发现和使用最早可以追溯到古代埃及制造玻璃时,已经使用硼砂做熔剂了。硼砂是非常重要的含硼矿物,你了解硼元素吗?

  

  在化学元素周期表上,硼的原子序数为5,是一种典型的非金属元素。硼也是典型的亲石元素,有两种稳定的同位素。从外表看,硼单质有棕黑色或黑色的无定形粉末和灰黑色带光泽的晶体硼两种形态,密度为2.34~2.37g/ cm³,熔点为2300℃,不溶于水、盐酸、乙醇和乙醚,可溶于冷的浓碱溶液。硼元素与氧元素具有高度的亲和性,通常用钠、镁或铝还原硼的氧化物即可得到硼单质。晶体硼为黑色,硬度仅次于金刚石,较脆。硼的晶体在空气和常温下比较稳定,加热至300℃会被氧化,加热至700℃燃烧时火焰呈红色。

  硼是植物生长的必需元素,硼缺乏会对植物产生多种不利影响。不仅如此,硼也是人体必需的微量元素之一,主要分布于骨骼、指甲、牙齿、头发、软组织及体液中。当人体缺硼元素时,也会对能量代谢、氮和氧代谢、钙代谢产生影响。

  硼矿是一种用途广泛的化工矿物,在化学工业中,它是制取硼砂、硼酸和其他各种硼化物、单质硼的主要原料,其制品广泛应用于化工、治金、光学玻璃、医药、橡胶及轻工业等部门。

  

  在冶金工业中,硼的存在是特殊金属的一大助力,因为它可以用于特种钢的冶炼。电力工业也离不开硼,铜铝合金加入微量硼可提高其导电性能。此外,硼与钴、钛、镍可制成耐高温超硬金属陶瓷,还可用作有机合成的催化剂、高温润滑剂、各种模型的脱模剂等。

  外观为无色半透明的结晶或白色粉末的硼砂是人们较为熟悉的硼化物。在医疗领域,硼砂因其弱碱性可以使黏膜去垢,因而常被用作冲洗溃疡、脓肿,特别是黏膜发炎。

  自然界中构成硼矿床的主要是硼酸盐矿物。硼矿床主要有五种,而在我国,主要以沉积变质再造型镁橄榄岩、橄榄玄武岩和富镁大理岩中的硼矿床为主。随着科学技术的不断进步,未来我们一定能更加合理地利用这些硼矿床资源,使得硼更好地“发光发热”。

  本文由北京市海淀区教师进修学校附属实验学校中学一级教师牟丹进行科学性把关。

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  作者: 程方洁

责任编辑:王超

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