Bor

Kullanım Yerleri

Bor mineralleri, sanayide sayısız denecek kadar çok çeşitli işlerde kullanılmaktadır. Bor minerallerinden elde edilen boraks ve borik asit; özellikle nükleer alanda, savunma sanayisinde, jet ve roket yakıtı, sabun, deterjan, lehim, fotoğrafçılık, tekstil boyaları, cam elyafı ve  genellikle kâğıt sanayinde kullanılmaktadır.

Savunma sanayii

'Bor Karbür (B₄C)' bileşeninin olağanüstü sertliğinden dolayı tank zırhında ve kurşun geçirmez yeleklerde kullanılmaktadır. Mohs sertlik skalasında 9,5 derecesi vardır, elmastan sonra bilinen en sert malzemelerden biridir.
"Titan diborür" (TiB₂) yeni nesil bor tabanlı zırh malzemesi olarak kullanılmaktadır.

Enerjetik Malzemeler

Elementel bor hacimsel olarak en yüksek enerji yoğunluğuna sahip elementtir. Bu sebeple özellikle katı yakıt uygulamalarında ana enerji kaynağı olarak kullanılır. Elementel bor'un yanma verimliliği saf oksijen ortamında dahi %70'ler seviyesinde kalmaktadır. Bunun sebebi, yanma sırasında oluşan camsı bor oksit tabakasının element yüzeyini kaplayarak yanma ve oksijen penetrasyonunu engellemesidir. Elementel bor'un yanma verimini arttırmak için Mg ve Al gibi elementlerle kaplanması veya bu elementlerle yaptığı bileşikler (MgB₂, AlB₂, AlB₁₂, AlMgB₂) enerjetik malzeme uygulamalarında kullanılmaktadır.

Cam sanayii

Bor; pencere camı, şişe camı vb. sanayilerde ender hallerde kullanılmaktadır. Özel camlarda ise borik asit vazgeçilemeyen bir unsur olup, rafine sulu/susuz boraks, borik asit veya kolemanit/boraks gibi doğal haliyle kullanılmaktadır. Çok özel durumlarda potasyum pentaborat ve bor oksitler kullanılmaktadır. Bor, ergimiş haldeki cam ara mamulüne katıldığında onun viskozitesini, yüzey sertliğini ve dayanıklılığını artırdığından ısıya karşı izolasyonunun gerekli görüldüğü cam mamüllerine katılmaktadır.

Cam elyafı

Ergimiş cama % 7 borik oksit verecek şekilde boraks pentahidrat veya üleksit- probertit katılmaktadır. Maliyetine bağlı olarak  sulu veya susuz tipleri kullanılmakta, bazı hallerde de borik asitten yararlanılmaktadır. Arzulanan yalıtım derecesine göre   çeşitli spesifikasyonlar tanımlanır: R-1, R-7 gibi. Roll, loft veya sünger halinde imal edilmektedir. Binalarda yalıtım amacıyla kullanılmaya başlanmıştır. Hafifliği, fiyatının düşüklüğü, gerilmeye olan direnci ve kimyasal etkilere dayanıklılığı nedeniyle plastiklerde, sanayi elyaf vb. de, lastik ve kâğıtta yer edinmiş olan cam elyaf, kullanıldığı malzemelere sertlik ve dayanıklılık kazandırmaktadır. Böylece sertleşmiş plastikler otomotiv, uçak sanayilerinde, çelik ve diğer metalleri ikame  etmeye başlamıştır. Ayrıca spor malzemelerinde de (kayaklar, tenis raketleri vb.) kullanılmaktadır. Yapılmakta olan araştırmalar yeni  kullanım alanlarının da olacağını göstermektedir. Trafik işaretleri, karayolu onarımı birer örnek olarak verilebilir. Bu gibi  mamullerde E camı kullanıldığından, rafine kolemanit tercih edilmektedir. E tipi cam elyafı, en çok kullanılan tür olup % 90 uygulamada tercih edilmektedir. İngiltere'de oto başına 75 kg cam yünü tüketilmektedir. Fransa'da Renault firması, üzerine poliyester paneller monte edilen metal şasi imalatına girişmiştir. B₂O₃'e olan toplam talebin ABD'de % 13'ü, B. Avrupa'da % 7'si bu tür elyaftan karşılanmaktadır. Otomobillerde borun kullanılması, arabaların ağırlığını azaltmakta ve dolayısıyla yakıt tüketimini azaltmaktadır. Ayrıca, araçlarda paslanmayı geciktirmektedir.

Optik Cam Elyafı

Işık fotonlarının etkin biçimde transferini sağlamaktadır. İngiliz Felecon'un ürettiği yeni bir elyaf saniyede 140 milyon baytı 27 km. uzağa taşıyabilmektedir. Bu lifler % 6 borik asit ihtiva etmektedir. Phillips'in Hollanda'daki fabrikasında bu lifler üretilmektedir.
Borosilikat  Camlar:  Camın  ısıya  dayanmasını,  cam  imalatı  sırasında  çabuk  ergimesini  ve devitrifikasyonun  önlenmesini  sağlayan  bor;  yansıtma,  kırma,  parlama  gibi  özelliklerini  de arttırmaktadır.  Bor,  camı  asite  ve  çizilmeye  karşı  korur.  Cam  tipine  bağlı  olarak;  cam  eriğinin
% 0.5 ile % 0.23'ü bor oksitten oluşmaktadır. Örneğin Pyrex'de % 13,5 B₂O₃ vardır. Genellikle cama  boraks,  kolemanit,  borik  asit  halinde  karma  olarak  ilave  edilmektedir.  Otolar,  fırınlar, çamaşır makineları, çanak/çömlek vb. de bu tür camlar tercih edilmektedir. ABD'de bu tür cam üreten  100'e  yakın  firma  vardır.  Biri  de  Corning  Glass  Works'dur.  General  Electric,  Andron Hocking önemliler arasında yer almaktadır.

Seramik Sanayii

Emayelerin     vizkozitesini      ve    doygunlaşma      ısısını     azaltan    borik    oksit    %   20'ye    kadar kullanılabilmektedir. Özellikle emayeye katılan hammaddelerin % 17-32'si borik oksit olup, sulu
boraks tercih edilir. Bazı hallerde borik oksit veya susuz boraks da kullanılır. Metalle kaplanan emaye onun paslanmasını önler ve görünüşüne güzellik katar. Çelik, aluminyum, bakır, altın ve gümüş  emaye  ile  kaplanabilir.  Emaye  asite  karşı  dayanıklılığı  arttırır.  Mutfak  aletlerinin  çoğu emaye kaplamalıdır. Banyolar, kimya sanayi teçhizatı, su tankları, silahlar vb. de kaplanır. 1997 yılında  Batı  'nın  seramik  endüstrisinin  borat  tüketimi  69.000  ton  civarında  gerçekleşmiştir. Seramiği çizilmeye karşı dayanıklı kılan bor, % 3-24 miktarında kolemanit halinde sırlara katılır.

Temizleme ve Beyazlatma Sanayii

Sabun ve deterjanlara mikrop öldürücü (jermisit) ve su yumuşatıcı etkisi nedeniyle % 10 boraks dekahidrat  ve  beyazlatıcı  etkisini  artırmak  için  toz  deterjanlara  %  10-20  oranında  sodyum
perborat katılmaktadır.
Çamaşır  yıkamada  kullanılan  deterjanlara  katılan  sodyum  perborat  (NaBO₂H₂O₂.3H₂O)  aktifbir  oksijen  kaynağı  olduğundan  etkili  bir  ağartıcıdır.  Perboratların  çamaşır  yıkamada  klorlu temizleyicilerin yerini alması sıcak veya soğuk su kullanımına bağlıdır. Çünkü perboratlar ancak55 °C'nin      üstünde       aktif       hale       geçerler.       Ancak,       ABD’de      kullanılan  aktivatör(tetracetylethylenediamine)  kullanımı  ile  bu  sorun  giderilmeye  çalışılmıştır.  1997  yılı  deterjan sanayiindeki bor tüketimi; Batı Avrupa’da 242.000 ton ve Kuzey Amerika’da ise 21.000 ton’dur. Batı   Avrupa’da   tüketilen   borun   %   35’i,   Doğu   Avrupa’da   ise   %5’i   deterjan   sanayiinde kullanılmaktadır. Dünya perborat talebinin %86’sı Batı Avrupa tarafından tüketilmektedir.

Yanmayı Önleyici (Geciktirici) Maddeler

Borik asit ve boratlar selülozik maddelere, ateşe karşı dayanıklılık sağlarlar. Tutuşma sıcaklığına gelmeden  selülozdaki  su  moleküllerini  uzaklaştırırlar  ve  oluşan  kömürün  yüzeyini  kaplayarak daha ileri bir yanmayı engellerler.Ateşe dayanıklı madde olarak selülozik yalıtım maddelerinin kullanımı borik asit artmasına yol açmıştır. ABD'de  kullanılmakla birlikte, son yıllarda çok fazla yaygınlaşmamıştır.Bor bileşikleri plastiklerde yanmayı önleyici olarak giderek artan oranlarda kullanılmaktadır. Bu amaç  için  kullanılan  bor  bileşiklerinin  başında  çinko  borat,  baryum  metaborat,  borfosfatlar  ve amonyum fluoborat gelir.

Tarım

Bor mineralleri bitki örtüsünün gelişmesini artırmak veya önlemek maksadıyla kullanılmaktadır.
Bor,  değişken  ölçülerde,  birçok  bitkinin  temel  besin  maddesidir.  Bor  eksikliği  görülen  bitkiler arasında yumru köklü bitkiler (özellikle şeker pancarı) kaba yoncalar, alfaalfalar, meyve ağaçları, üzüm,  zeytin,  kahve,  tütün  ve  pamuk  sayılmaktadır.  Bu  gibi  hallerde  susuz  boraks  ve  boraks pentahidrat  içeren  karışık  bir  gübre  kullanılmaktadır.  Bu  da,  suda  çok  eriyebilen  sodyum pentaborat   (NaB₅O₈.5H₂O)   veya   disodyum   oktaboratın   (Na2B8O13)   mahsulün   üzerine püskürtülmesi suretiyle uygulanmaktadır.
Bor,  sodyum  klorat  ve  bromosol  gibi  bileşiklerle  birlikte  otların  temizlenmesi  veya  toprağın sterilleştirilmesi gereken durumlarda da kullanılmaktadır.

Metalurji

Boratlar yüksek sıcaklıklarda düzgün, yapışkan, koruyucu ve temiz, çapaksız bir sıvı oluşturma
özelliği  nedeniyle  demir  dışı  metal  sanayiinde  koruyucu  bir  cüruf  oluşturucu  ve  ergitmeyi hızlandırıcı madde olarak kullanılmaktadır.
Bor bileşikleri, elektrolit kaplama sanayiinde, elektrolit elde edilmesinde sarf edilmektedir. Borik asit nikel kaplamada, fluoboratlar ve fluoborik asitler ise; kalay kurşun, bakır, nikel gibi demir dışı metaller için elektrolit olarak kullanılmaktadır. Alaşımlarda,  özellikle  çeliğin  sertliğini  artırıcı  olarak  kullanılmaktadır.  Bu  konuda  ferrobor oldukça  önem  kazanmıştır.  Çelik  üretiminde  50  ppm  bor  ilavesi  çeliğin  sertleştirilebilme niteliğini geliştirmektedir.

Nükleer Uygulamalar

Atom  reaktörlerinde  borlu  çelikler,  bor  karbürler  ve  titanbor  alaşımları  kullanılır.  Paslanmaz
borlu çelik, nötron absorbanı olarak tercih edilmektedir. Yaklaşık her bir bor atomu bir nötron absorbe etmektedir.
Atom reaktörlerinin kontrol sistemleri ile soğutma   havuzlarında ve reaktörün alarm ile kapatılmasında (B10) bor kullanılır.
Ayrıca, nükleer atıkların depolanması için kolemanit kullanılmaktadır.

Enerji Depolama

Termal storage pillerindeki, Sodyum Sülfat ve su ile yaklaşık %3 ağırlıktaki  boraks dekahidratın kimyasal karışımı gündüz güneş enerjisini depolayıp, gece ısınma amacıyla kullanılabilmektedir.  Ayrıca,  binalarda  tavan  malzemesine  konulduğu  takdirde  güneş  ışınlarını emerek, evlerin ısınmasını sağlayabilmektedir.
Ayrıca, bor, demir ve nadir toprak elementleri kombinasyonu (METGLAS) % 70 enerji tasarrufu sağlamaktadır.  Bu  güçlü  manyetik  ürün;  bilgisayar  disk  sürücüleri,  otomobillerde  direk  akım- motorları ve ev eşyaları ile portatif güç aletlerinde kullanılmaktadır.
Otomobil hava yastıkları, antifriz
Bor  hava  yastıklarının  hemen  şişmesini  sağlamak  amacıyla  kullanılmaktadır.  Çarpma  anında,
elementel bor ile potasyum nitrat toz karışımı elektronik sensör ile harekete  geçirilir. Sistemin harekete  geçirilmesi  ve  hava  yastıklarının  harekete  geçirilmesi  için  geçen  toplam  zaman  40 milisaniyedir. Ayrıca otomobillerde antifriz olarak ve hidrolik sistemlerde de kullanılmaktadır.

Atık Temizleme

Sodyum   borohidrat,   atık   sulardaki   civa,   kurşun,   gümüş   gibi   ağır   metallerin   sulardan temizlenmesi amacıyla kullanılmaktadır.

Yakıt

Sodyum tetraborat, özel uygulamalarda yakıt katkı maddesi olarak kullanılmaktadır. Daha önce
Amerikan Donanması tarafından uçak yakıtı olarak kullanılmıştır.
Karboranlar için  Amerikan  Deniz  Araştırma  Ofisi  ve  Amerikan  Ordusu tarafından  katı  roket yakıtı  olarak kullanılması için  araştırmalar  yapılmıştır.  Şu  anda  Amerikan  askeri ihtiyacı  ise Callery Chemical Co. tarafından işletilmekte olan tesisten karşılanmaktadır. Dibor, B2H6 ve B5H9 gibi bor hidratlar; uçaklarda yüksek performanslı potansiyel yakıt olarak
araştırılmışlardır. Boraneler Hidrojenle karşılaştırıldığında daha     yüksek     performansla yanmaktadır.  Fakat  onlar,  pahalı,  toksik  ve  yakıldığında  açığa  çıkan  bor  oksit  çevresel  açıdan uygun  değildir.   Amerikan  Hükümeti,  1950  sonlarında  borlu  yakıtlar  için  300  milyon  US  $ ayırmıştır,  ancak program 1960 başlarında iptal edilmiştir.

Sağlık

BNCT (Boron Neutron Capture Therapy) kanser tedavisinde kullanılmaktadır. Özellikle; beyin kanserlerinin  tedavisinde  hasta  hücrelerin  seçilerek  imha  edilmesinde  kullanılmakta  ve  sağlıklı hücrelere  zararının  minimum  düzeyde  olması  nedeniyle  tercih  nedeni  olabilmektedir.  Ayrıca, insan vücudunda normalde bulunan bor, bazı ülkelerde tabletler şeklinde üretilmeye başlanmıştır.

Diğer Kullanım Alanları

Ahşap malzeme korunması için sodyum oktaborat kullanılır. % 30'luk sodyum oktaborat çözeltisi
ile muamele görmüş tahta malzeme yavaş yavaş kurutulursa bozunmadan ve küllenmeden uzun süre kullanılabilir.
Silisyum üretiminde bor triklorür, polimer sanayiinde, esterleme ve alkilleme işlemlerinde ve etil benzen üretiminde bor trifluorür katalizör olarak kullanılmaktadır.
Bor  karbür  ve  bor  nitrür;  döküm  çeperlerinde  yüksek  sıcaklığa  dayanıklı  (refrakter)  malzeme püskürtme  memelerinde  de  aşınmaya  dayanıklı  (abrasif)  malzeme  olarak  kullanılan  önemli bileşiklerdir.
Araçların  soğutma  sistemlerinde  korozyonu  önlemek  üzere  boraks,  antifiriz  karışımına  katkı
maddesi olarak da kullanılır.
Tekstil sanayiinde,  nişastalı  yapıştırıcıların  viskozitlerinin ayarlanmasında,  kazeinli yapıştırıcıların                çözücülerinde,   proteinlerin   ayrıştırılmasında   yardımcı   madde   boru   ve   tel çekmede akıcılığı  sağlayıcı      madde,  dericilikte kireç çöktürücü madde olarak  boraks kullanılmaktadır.