موضوع مقاله: بور | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # بور | مقدمه: این عنصر از شبه فلزها است و چون در اثر دگرگونی‌های هسته‌ای ستارگان ایجاد می‌شود، فراوانی کمی در پوستهٔ زمین و منظومهٔ خورشیدی دارد. | ## بخش 1: بور | ترکیبات رایجی از این عنصر که به صورت طبیعی در زمین ایجاد می‌شوند، در آب محلول‌اند. عنصر بور در سطح زمین به صورت آزاد یافت نمی‌شود و همیشه با ماده‌ای دیگر ترکیب شیمیایی شده‌است. در صنعت تهیهٔ بور بسیار خالص با سختی روبرو است چون این عنصر تمایل زیادی به تشکیل پیوند پایدار با دیگر عنصرها مانند کربن دارد. سختی موس بور حدود ۹٫۵ (بسیار سخت) می‌باشد و در دمای محیط هدایت الکتریکی کمی دارد. بیشترین کاربرد صنعتی بور در سفیدکننده‌های سدیم پربرات و ترکیبات بوره در روکش الیاف شیشه است. پلیمرهای بور و سرامیک‌ها به عنوان ماده‌ای سازه‌ای با مقاومت بالا، وزن کم و پایدار نقشی کلیدی در صنعت دارند. حضور ترکیبات بور در شیشه‌های با پایهٔ سیلیسی و سرامیک‌ها باعث می‌شود تا این مواد در برابر تغییرهای ناگهانی دما مقاوم شوند. واکنشگرهای نابی که دارای بور اند در تهیهٔ برخی ترکیبات آلی کاربرد دارند همچنین در داروسازی تعدادی از ترکیب‌های آلی دارای بور ساخته شده‌اند یا در دست مطالعه‌اند. بور طبیعی از دو بسپارش پایدار تشکیل شده‌اند؛ که یکی از آن‌ها (بور-۱۰) یکی از قویترین جذب‌کننده‌های نوترون است و در میله‌های کنترل رآکتورهای اتمی کاربرد دارد. از نظر زیستی، ترکیب‌های بور بر روی پستانداران آسیب جدی نمی‌گذارد (مانند نمک خوراکی) ولی برای بندپایان بسیار سمی است و از آن در تهیهٔ حشره کش استفاده می‌شود. اسید بوریک، دارای ویژگی پادمیکروبی ملایمی است، همچنین یک آنتی‌بیوتیک طبیعی دارای ترکیب‌های بور نیز پیدا شده‌است. عنصر بور یک مادهٔ ضروری برای ادامهٔ زندگی است؛ مقدار کمی از ترکیبات این ماده باعث مقاومت دیوارهٔ سلول گیاهان می‌شود برای همین حتماً باید در خاک وجود داشته باشد. آزمایش‌ها نشان داده‌است که بور به عنوان یک عنصر بسیار ناچیز در زندگی حیوانات بسیار مهم است اما چگونگی عملکرد آن در سازوکار بدن آن‌ها هنوز روشن نیست. پیشینه و ریشهٔ بور واژهٔ Boron در انگلیسی از واژهٔ بوره در فارسی و بورق در عربی گرفته شده‌است. بوره را در غرب صحرای تبت می‌شناختند و به آن نام تینکال (tincal) داده بودند، این نام از زبان سانسکریت گرفته شده‌است. در سدهٔ ۷۰۰ پس از آنکه شیمیدان ایرانی جابر بن حیان در کتاب‌های خود از بوره صحبت می‌کند، غرب از این ماده آگاه می‌گردد؛ همچنین مارکو پولو نیز در سدهٔ ۱۳ میلادی مقداری لعاب بوره با خود به ایتالیا می‌آورد. ترکیب‌های بور در شیمی آن دوران تا اواخر سال‌های ۱۸۰۰ بسیار کم کاربرد بودند تا اینکه کمپانی پاسیفیک کوست براکس فرانسیس ماریون اسمیت توانست ترکیب‌های این ماده را عمومی تر کند و در حجم بیشتر، هزینهٔ فراهم آوری آن را پایین آورد.Hildebrand, G. 267 تا پیش از آن بور را به عنوان یک عنصر شیمیایی نمی‌شناختند تا اینکه هامفری دیوی، ژوزف لویی گیلوساک و لویی ژَک تِنارد توانستند این عنصر را از دیگر ناخالصی‌ها جدا کنند.Gay Lussac, J.L. دیوی در سال ۱۸۰۸ مشاهده کرد که در اثر عبور جریان الکتریسیته از محلول بورات ماده‌ای قهوه‌ای رنگ بر روی یکی از الکترودها ته‌نشین شده‌است. او پس از آنکه به اندازهٔ کافی بور تولید کرد و مطمئن شد که یک عنصر جدید است بر روی آن نام بوراکلوم (boracium) را نهاد. آن‌ها با اکسید کردن بور با هوا نشان دادند که اسید بوریک یک محصول اکسید شدن بور است. بورهای آمورف دارای بیست وجهی منتظم هستند و با اینکه به صورت تصادفی به هم پیوند خورده‌اند اما نظم بلندبرد ندارند. بلور بور، ماده‌ای سیاه و بسیار سخت است که نقطهٔ ذوب آن بالاتر از ۲۰۰۰ درجهٔ سانتی‌گراد است و در چهار چندشکلی اصلی α، β، γ و T یافت می‌شود. درحالی که حالت‌های α، β و T برپایهٔ بیست وجهی B۱۲ قرار دارد، حالت γ را می‌توان با آرایشی مانند سنگ نمک، بیست وجهی‌ها و جفت اتم‌های B2 توضیح داد. | ## بخش 2: بور | فاز γ را می‌توان با قرار دادن دیگر حالت‌های بور در فشاری بین ۱۲ تا ۲۰ گیگا پاسکال و دمایی بین ۱۵۰۰ تا ۱۸۰۰ درجهٔ سانتی‌گراد بدست آورد. فازهای α و β می‌توانند هم‌زمان در دما و فشار محیط وجود داشته باشند البته فاز β از پایداری بیشتری برخوردار است. هرگاه بور در فشاری بیش از ۱۶۰ گیگا پاسکال تولید شود ساختاری خواهد داشت که همچنان ناشناخته‌است، بور در این حالت در دمای میان ۶ تا ۱۲ کلوین یک ابررسانا خواهد بود. شیمی عنصر بور به شکل عنصر خالص خیلی خیلی کمیاب است و کمتر بر روی آن مطالعه صورت گرفته‌است چون بدست آوردن آن به صورت خالص و یک تک عنصر بسیار دشوار است. بیشتر مطالعاتی که بر روی بور صورت گرفته، بر روی نمونه‌هایی بوده که درصد بسیار کمی از کربن در آن‌ها وجود داشته‌است. بلور بور نسبت به واکنش‌ها تمایلی نشان نمی‌دهد و در برابر یورش‌های اسید هیدروفلوئوریک یا هیدروکلریک جوشان از خود مقاومت نشان می‌دهد؛ ولی چنانچه به قسمت‌های بسیار نازک تقسیم شود به آرامی با آب اکسیژنه، اسید نیتریک و اسید سولفوریک که همگی داغ و غلیظ اند واکنش نشان می‌دهد. همچنین در برابر مخلوطی از اسید سولفوریک و اسید کرومیک داغ نیز همین رفتار را دارد. بور در دمای اتاق با هوا واکنش نمی‌دهد، اما در دمای بالاتر، می‌سوزد و برون تری‌اکسید را تولید می‌کند. اتم‌های بور با رنگ صورتی، اکسیژن با رنگ قرمز و هیدروژن با رنگ سفید نمایش داده شده‌اند. درحالی که دو بور دیگر به صورت چهاروجهی و sp۳ پیوند خورده‌اند و هر یک بار ۱- دارند. نوع بور در هنگام اکسید شدن به صورت سه ظرفیتی عمل می‌کند، اما آنچه اینجا نشان داده شده‌است مشخصهٔ کانی‌های بور در طبیعت، از نظر تعداد محورهای پیوند و بار می‌باشد. همچنین بور می‌تواند با واکنش با یک هالوژن، تری هالید تولید می‌کند: ۲ B + 3 Br۲ → ۲ BBr۳ این تری هالیدها در عمل از اکسیدها تشکیل شده‌اند. ترکیب‌های شیمیایی بور در بیشتر ترکیب‌های آشنای خود مانند اکسیدها، سولفیدها، نیتریدها و هالیدها به صورت سه ظرفیتی رفتار می‌کند. این ترکیب‌ها که اسیدهای لوئیس نام دارند به آسانی با یک دهندهٔ الکترون پیوند برقرار می‌کنند و یک جفت الکترون به اشتراک می‌گذارند این پدیده پایه‌های لوئیس نام دارد. برای نمونه فلوئورید -F و تری فلوئورید بور BF3 با یکدیگر ترکیب می‌شوند و آنیون تترافلوئورو بورات -BF4 را تشکیل می‌دهند. بور در طبیعت به صورت اکسیدهای مختلف و معمولاً در پیوند با دیگر عناصر یافت می‌شود. بیش از صد مورد از کانی‌های بور که دارای اکسیدهای مختلف سه ظرفیتی از بور اند تاکنون پیدا شده‌اند. این کانی‌ها از بعضی جهات شبیه سیلیکات هایند با این حال بور را می‌توان غیر از پیوندهای چهاروجهی با اکسیژن در پیوندهای صفحه‌ای سه گوش (مثلثی) نیز پیدا کرد. برای نمونه ساختار آنیون تترا برات از کانی معمول بوره در نگارهٔ سمت راست نشان داده شده‌است. در کانی‌ها بار منفی که در مرکز چهاروجهی بورات قرار دارد با یک کاتیون فلزی مانند +Na به تعادل می‌رسد. ذخیرهٔ تجاری بور تقریباً ۱۰ میلیون تن است و ترکیه و آمریکا بزرگ‌ترین تولیدکننده‌های آن در سطح جهان‌اند. بور به صورت آزاد در طبیعت یافت نمی‌شود بلکه به شکل‌هایی مانند بوره، اسید بوریک، کولمانیت، کرنیت، الکزیت و بوراتها پیدا می‌شود. هر یک از رشته‌های بلوری آن مانند فیبرهای نوری توان هدایت نور از درون خود را دارد. در آمریکا ۷۰٪ از بور به دست آمده برای تولید شیشه و سرامیک مورد استفاده قرار می‌گیرد. | ## بخش 3: بور | شیشه و سرامیک شیشه‌های بوروسیلیکات که میانگین، ۱۲ تا ۱۵ درصد و ۸۰ درصد و ۲٪ دارند، دارای ضریب انبساط گرمایی پایینی اند و به همین دلیل در برابر تغییر دماهای ناگهانی، پایداری خوبی از خود نشان می‌دهند. این بدان معناست که شیشه‌های بوروسیلیکات نسبت به شیشه سودا-آهک تغییرات دمایی سریعتری را تحمل می‌کنند. رشته‌های بور دارای مقاومت بسیار بالا و وزن کم اند به همین دلیل در سازه‌های هوانوردی پیشرفته به عنوان یکی از افزودنی‌های مواد ترکیبی کاربرد دارند. همچنین کاربرد کمی هم در ابزارهای تفریحی ورزشی مانند ابزارهای گلف و چوب ماهیگیری دارند. رشته‌های بور را می‌توان با کمک انباشت به روش تبخیر شیمیایی بور بر روی یک رشتهٔ تنگستن بدست آورد. رشته‌ها و فنرهای بلوری زیر یک میلی‌متر بور را به کمک لیزر و انباشت به روش تبخیر شیمیایی بدست می‌آورند. این سازه‌ها ویژگی‌های مکانیکی خوبی (مدول کشسانی کرنش شکست ۳٫۷٪ و تنش شکست ) از خود نشان می‌دهند و می‌توان از آن‌ها برای افزایش مقاومت سرامیک‌ها یا در سامانه‌های میکرو الکترومکانیکی استفاده کرد. حشره کش اسید بوریک به عنوان حشره کش، به ویژه در برابر مورچه، کک و سوسک حمام مورد استفاده قرار می‌گیرد. اسید بوریک و نمک‌های سدیم آن هر یک بور را با عناصر دیگر به روشی متفاوت ترکیب می‌کنند و به‌طور کلی، سمیت آنها به مقدار بور موجود در آنها بستگی دارد. محصولاتی که دارای اسید بوریک هستند از سال ۱۹۴۸ برای استفاده در ایالات متحده به ثبت رسیده‌اند. محصولات حاوی اسید بوریک می‌تواند شامل مایعات، گرانول‌ها، گلوله‌ها، قرص‌ها، پودرهای قابل خیس شدن، گرد و می‌باشد. از آنها در مکانهایی مانند خانه‌ها، بیمارستانها و ساختمانهای تجاری استفاده می‌شود. آنها همچنین در مناطق مسکونی در فضای باز، سیستم‌های فاضلاب و محصولات غذایی و غیر غذایی استفاده می‌شوند. چندین محصول دیگر با کاربردهای مختلف که حاوی اسید بوریک است در اصلاحات خاک، کودها، پاک کننده‌های خانگی، مواد شوینده استفاده می‌شود. همیشه دستورالعمل‌های برچسب را دنبال کنید و برای به حداقل رساندن خطر اقدامات لازم را انجام دهید. در صورت بروز هرگونه مواجهه، حتماً دستورالعملهای کمکهای اولیه در برچسب محصول را با دقت دنبال کنید. خطرات در معرض قرار گرفتن اسید بوریکدر سنین مختلف اگر اسید بوریک خورده شود یا در تماس با پوست باشد، سمیت کمی دارد. برخی ازکودکانی که مقادیر زیادی اسید بوریک می‌خورند نیز دارای اثرات سیستم عصبی هستند. تشنج و مرگ بیشتر در بزرگسالان و کودکان در معرض طولانی مدت اسید بوریک گزارش شده‌است. در دهه ۱۹۶۰، پس از آنکه به‌طور تصادفی از ضد عفونی کننده‌های اسید بوریک با برچسب نامناسب در شیرخشک‌های شیرخوار استفاده شد، مرگ‌های متعددی در نوزادان گزارش شد. در دهه‌های ۱۹۷۰ و ۸۰، استفاده از یک محصول تسکین دهنده لثه حاوی بوراکس و عسل بر روی پستانک‌ها منجر به چندین گزارش از تشنج در نوزادان شد. اسید بوریک عموماً برای قورباغه‌ها و وزغ‌ها و حیوانات آبزی مانند، در سیلاب‌های آبی سمی نیست. در ترکیب مواد شوینده و به عنوان عامل سفیدکننده از بوره در بسیاری از مواد پاک‌کننده و شویندهٔ خانه استفاده می‌شود. | ## جمع‌بندی | دیگر کاربردها برای دیگر کاربردهای بور می‌توان به کاربرد آن در فضاپیماها، رآکتورهای هسته‌ای، تولید آتش‌های حالت اضطرار و کاربردهای پزشکی و دارویی آن اشاره کرد.