X
تبلیغات
گروه آموزشی علوم تجربی استان لرستان - بوراکس چیست

بور اولین عنصر گروه سوم است که دارای عدد اتمی 5 می باشد. این عنصر شبه فلز بوده و خاصیت شیمیایی آن با هم گروهی های خود بسیار متفاوت است. نخستین انرژی یونیزاسیون بور نیبتاً بالا بوده، دومین و سومین انرژی یونیزاسیون بسیار بالاست، بنابراین انرژی لازم برای تشکیل یون بور سه مثبت بسیار بیشتر از آن است که توسط انرژی شبکه یا انرژی آب پوشی تأمین گردد. در نتیجه شیمی بور یک شیمی کاملاً کووالانسی بوده و از دست دادن الکترون در آن نقشی ندارد. ترکیبات بور بیشتر از آن که شبیه ترکیبات سایر عناصر هم گروهی خود باشد شبیه به ترکیبات کربن و سیلیسیم است.

بور ترکیبات نسبتاً پایداری با اکسیژن، نیتروژن و بیشتر فلزات تشکیل می دهد و به همین دلیل است که تهیه بور خالص با دشواری همراه است.

علیرغم ساختمان الکترونی 2s2 2p1 در لایه ظرفیت، بور در ترکیبات خود همیشه با ظرفیت 3 شرکت می کند، چرا که انرژی کل آزاد شده در ترکیبات سه ظرفیتی BX3بیشتر از انرژی تشکیل ترکیبات BX می باشد. و این انرژی در حدی است که بتواند هیبریداسیون sp2 را در اتم بور ایجاد نماید. به این منظور اتم بور ابتدا برانگیخته شده و به آرایش 2s1 2p2 می رسد و سپس با انجام هیبریداسیون sp2، سه اربیتال کاملاً یکسان نیمه پر ایجاد می نماید. زوایای بین اربیتال های این هیبریداسیون 120 درجه بوده و هر سه اربیتال در یک صفحه قرار دارند. بنابراین کلیه ترکیبات مونومری بور بدون استثناء مسطح بوده و زوایای پیوند X-B-X در آنها 120 درجه می باشد. شعاع کوالانسی بور دقیقاً معین نیست و احتمالاً بین ۰.۸۵ تا ۰.۹ آنگستروم باشد. پیوندهای ‌‌‌B-X از آنچه انتظار می رود بسیار کوتاهترند، به عنوان مثال به جدول زیر توجه کنید:

پیوند         

طول محاسبه شده(آنگستروم)

طول واقعی(آنگستروم)

B-F

1.52

1.30

B-Cl

1.87

1.75

B-Br

1.99

1.78

  یکی از دلایل کوتاه بودن طول پیوندهای ترکیبات BX3 کامل نبودن لایه هشت تایی در اتم بور است که به طبع آن نیروی دافعه بین لایه های الکترونی کمتر از حد انتظار بوده و اتمهای پیوند دهنده بیشتر از حد مورد به هم نزدیک می شوند.

بور یک شبه فلز و نیمه رساناست. و از لحاظ شیمیایی می توان آنرا در دسته غیرفلزها طبقه بندی نمود.همانطور که گفته شد شیمی بور با شیمی سایر اعضاء همگروهی خود متفاوت بوده و بیشتر به شیمی سیلیسیم شباهت دارد. به عنوان مثال B(OH)3 به طور مشخص اسیدی بوده و خصلت آمفوتری ندارد، در حالیکه Al(OH)3 یک باز بوده و رفتار آمفوتریک دارد. هیدریدهای B و Si هر دو فرار بوده و خود به خود آتش می گیرند. در حالیکه فقط هیدرید دوتایی Al، جامد و به صورت پلیمر می باشد. هالیدهای بور به جز BF3 مانند هالیدهای سیلیسیم، به آسانی هیدرولیز می شوند. در صورتیکه هالیدهای آلومینیم فقط به طور جزئی در آب هیدرولیز می شوند. بوراتها و سیلیکاتها هر دو در ساخت شیشه هایی که به سختی متبلور می شوند کاربرد دارند.

در ترکیبات BX3 آرایش هشت تایی اتمهای بور به واسطه عدم شرکت یک اربیتال کم انرژی در پیوند و کمبود الکترون کامل نمی شود. همچنین به دلیلی کوچک بودن اندازه اتم بور نمی تواند با اتمهای بزرگی چون کلر و برم ترکیبات -BCl4 و-BBr4 ایجاد نماید. ولی چون اندازه F کوچک است ترکیب -BF4 کاملاً پایدار می باشد. در این حالت یک پیوند داتیو بین بور و یون -تشکیل شده و بور در این پیوند به هیبریداسیون تقریبی sp3 می رسد.از این رو بازهای لوویس نظیر آمین ها، فسفین ها، اترها و سولفیدها که اتم مرکزی در آنها دارای یک یا چند اربیتال جفت شده است با ترکیبات BX3 کمپلکسهای 1به 1 تشکیل می دهند. شواهد حاکی از آن است که قدرت نسبی هالیدهای بور به عنوان اسید لوویس به ترتیب زیر می باشد.

BBr3>= BCl3> BF3

بور فراوانی زیادی در طبیعت ندارد، معدنهای عمده رسوبات بور بیشتر در مناطق آتشفشانی و چشمه های آب گرم قرار دارند. با این توصیف انتظار می رود که در ایران در دامنه های دماوند و سبلان و در رشته کوههای البررز و زاگرس معادن بور ناشناخته زیادی وجود داشته باشد.

نخستین ماده بلوری شده شامل بور اولکزیت که اندکی بوراکس آن را همراهی می کرد. هوازدگی و شسته شدن این ماده توسط آب های سطحی باعث به وجود آمدن ماده دیگری به نام کولمانیت  Ca2[B3O4(OH)3].2H2O گردید که حلالیت آن کم بوده و بعد از یک سری تغییرات سنگ معدنهای ثانویه ای همچون کرنیت Na2[B2O5(OH)4].2H2O تشکیل می دهد. فرآورده های مهم این معادن عبارتند از بوریک اسید، بوراکسید، بورات ها، استرهای بور و ...

تهیه بور با خلوص 95 تا 98 درصد به صورت به صورت بی ریخت از کاهش B2O3 با Mg بدست می آید. که در کتاب درسی شیمی پایه سوم به اشتباه منگنز ذکر شده است. محصول بدست آمده را ابتدا با قلیا و بعد با کلریدریک اسید و در نهایت با فلوئوریدریک اسید به شدت می شویند. این بور به دست آمده بی شکل، به صورت پودر تیره رنگ بوده و ممکن است بلورهای بسیار ریز بور در آن یافت شود. البته مقداری اکسید و بورید نیز در آن وجود دارد.

بور طبیعی دارای دو ایزوتوپ 10B با فراوانی 19.6% و 11B با فراوانی 80.4%  است. و همچنین دو آلوتروپ از آن بسیار شناخته شده تر هستند.

بور متبلور از نظر شیمیایی فوق العاده بی اثر بوده و HCl یا HF جوشان بر آن اثر ندارند. و نیتریک اسید گرم و غلیظ پودر بور را به کندی اکسید می کنند، سایر عوامل اکسنده گرم و غلیظ بر بور بی تأثیر بوده یا خیلی کند اثر می کند.

بور نیترید یکی از ترکیبات بور است که از تأثیر متقابل بور و آمونیاک بدست می آید، این ماده جامدی سفید رنگ، لغزنده با ساختمان لایه ای است که ساختمان آن کاملاً شبیه ساختمان گرافیت می باشد. در این ترکیب واحدها به جای حلقه های شش گوش کربن در گرافیت از حلقه های شش گوشی که در آن اتمهای N و B سازنده حلقه هستند، تشکیل شده است. فاصله بین ‌B و N در حلقه ها برابر 1.45 آنگستروم و زاویه بین آنها تحت هیبریداسیون sp2، برابر ۱۲۰ درجه است.فصله بین صفحات ۳۳۴ آنگستروم می باشد.

Model of two h-BN sheetsCrystal lattice of boron nitride and graphite

  BN در دما و فشار زیاد به شکل مکعبی با ساختمانی مشابه الماس در آمده و با تشکیل ترکیبات بین لایه ای با فلزات قلیایی به ماده ای فوق العاده سخت که می تواند الماس را خراش دهد، تبدیل می شود.

Boron nitride block

            Go to fullsize image

بور نیترید در هوا پایدار بوده و در آب به کندی هیدرولیز می شود. و در حالیکه یک عایق الکتریکی است یک رسانای خوب برای گرما می باشد. از این ترکیب در ساخت مته ها و همچنین در صنایع غذایی استفاده می شود.

8406AP410

 

 

 

 

 

عنصر بور و بوران ها سمی نیستند، اما سمی بودن ترکیبات ناشناخته بور با هیدروژن به اثبات رسیده است. و در زمان کار با آن ها باید مراقبت های لازم را به عمل آورد.

بوراکس یا بوره Na2B4O5(OH)4.8H2O گرد سفید رنگی است که مسگرها از آن برای سفید کردن ظروف مسی استفاده می نمودند. و در تهیه لعاب و شیشه های بسیار سخت بور سیلیکات که نام تجاری آن پیرکس می باشد، کاربرد دارد. از بوراکس به عنوان یک ضدعفونی کننده ملایم هم استفاده می شود.

 

PENTAHYDRATED BORAX

بوراکس

 ترکیب هایی از بور برای درمان درد مفاصل به کار می رود. هم چنین چون بورهیدریدها به آسانی اکسید شده و انرژی زیادی آزاد می کنند از آنها گاهی به عنوان سوخت موشکاستفاده می شود.

ترکیب های بور در لعاب دادن و میناکاری ظروف چینی به کار می روند.همچنین در تهیه کودها و علف کش ها، در دباغی چرم ( قهوه ای کردن چرم)، کنترل خوردگی، ابزارهای ردیابی نوترون، به عنوان محافظ در برابر تابش های هسته ای، در پاک کننده ها، صابون ها، شوینده ها و موادد آرایشی کاربرد بسیار وسیعی دارند.

برای اولین بار در سال 1808 دیوی، گیلوساک و تنارد توانستند بور را از ترکیباتش بدست آورند. پس از آن در سال 1892 مواسان توانست نمونه ای از بور با خلوص 95 تا 98 درصد را به کمک منیزیم تهیه کند و تنها چند قبل بود که با استفاده از روش های نوین بور بسیار خالص با خلوص 99.99 درصد به بالا بدست آمد.


توسط علمی



برچسب‌ها: بوراکس , بوراکس چیست , خواص بوراکس

تاريخ : یکشنبه سوم شهریور 1392 | 9:47 | نویسنده : گروه علوم تجربی استان |
.: Weblog Themes By VatanSkin :.