hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
جغرافيا طبيعية التطور التاريخي للتخصص
أصبحت مساهمات المدرسة الروسية أكثر تواترًا من خلال تلاميذه، وفي القرن التاسع عشر لدينا جغرافيون عظماء مثل فاسيلي دوكوتشاييف الذي أنجز أعمالاً ذات أهمية كبيرة مثل "مبدأ التحليل الشامل للإقليم" و"التربة السوداء الروسية". في الأخير، قدم المفهوم الجغرافي للتربة، كشيء مميز عن الطبقة الجيولوجية البسيطة، وهكذا وجد مجالًا جغرافيًا جديدًا للدراسة: علم التربة. كما تلقى علم المناخ دفعة قوية من المدرسة الروسية بفضل فلاديمير كوبن الذي لا تزال مساهمته الرئيسية، تصنيف المناخات، صالحة حتى اليوم. ومع ذلك، ساهم هذا الجغرافي العظيم أيضًا في الجغرافيا القديمة من خلال عمله "مناخات الماضي الجيولوجي" الذي يُعتبر أب علم المناخ القديم. من الجغرافيين الروس الذين قدموا مساهمات كبيرة للتخصص في هذه الفترة: إن. إم. سيبيرتسيف، بيوتر سيميونوف، ك. د. غلينكا، نيسترايف، وغيرهم.
كانت العملية المهمة الثانية هي نظرية التطور لداروين في منتصف القرن (التي أثرت بشكل حاسم على عمل فريدريك راتزل، الذي كان لديه تدريب أكاديمي كعالم حيوان وكان من أتباع أفكار داروين) والتي عنت دفعة مهمة في تطوير الجغرافيا الحيوية.
جغرافيا طبيعية التطور التاريخي للتخصص
حدث آخر مهم في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين في الولايات المتحدة. لم يقدم ويليام ديفيس مساهمات مهمة في ترسيخ التخصص في بلده فحسب، بل أحدث ثورة في المجال بتطوير نظرية دورة التعرية التي اقترحها كنموذج للجغرافيا بشكل عام، على الرغم من أنها في الواقع كانت بمثابة نموذج للجغرافيا الطبيعية. أوضحت نظريته أن الجبال والأشكال التضاريسية الأخرى تتشكل بفعل عوامل تتجلى بشكل دوري. وأوضح أن الدورة تبدأ بارتفاع التضاريس بفعل العمليات الجيولوجية (الصدوع، والبراكين، والارتفاعات التكتونية، وما إلى ذلك). تبدأ عوامل مثل الأنهار والجريان السطحي في تشكيل أودية على شكل حرف V بين الجبال (المرحلة المسماة "الشباب"). خلال هذه المرحلة الأولى، تكون التضاريس أكثر انحدارًا وغير منتظمة. مع مرور الوقت، يمكن للتيارات أن تحفر أودية أوسع ("النضج") ثم تبدأ في التعرج، تاركة تلالًا شامخة فقط ("الشيخوخة"). أخيرًا، يصل كل شيء إلى ما هو سهل مسطح عند أدنى ارتفاع ممكن (يسمى "خط الأساس"). هذا السهل أطلق عليه ديفيس اسم "شبه سهل". ثم يحدث تجديد للأنهار ويرتفع الجبل مرة أخرى وتستمر الدورة.
على الرغم من أن نظرية ديفيس ليست دقيقة تمامًا، إلا أنها كانت ثورية وفريدة من نوعها في وقتها وساعدت في تحديث وإنشاء فرع فرعي من الجغرافيا هو علم شكل الأرض. أدت تداعياتها إلى عدد لا يحصى من الأبحاث في فروع مختلفة من الجغرافيا الطبيعية. في حالة الجغرافيا القديمة، وفرت هذه النظرية نموذجًا لفهم تطور المناظر الطبيعية. بالنسبة لعلم المياه وعلم الجليد وعلم المناخ كدفعة للتحقيق في دراسة العوامل الجغرافية التي تشكل المناظر الطبيعية وتؤثر على الدورة. أدى الجزء الأكبر من عمل ويليام موريس ديفيس إلى تطوير فرع جديد من الجغرافيا الطبيعية: علم شكل الأرض التي لم تكن محتوياتها حتى ذلك الحين تختلف عن بقية الجغرافيا. بعد فترة وجيزة، سيشهد هذا الفرع تطورًا كبيرًا. قدم بعض تلاميذه مساهمات كبيرة في فروع مختلفة من الجغرافيا الطبيعية مثل كيرتس ماربوت وإرثه الثمين في علم التربة، ومارك جيفرسون، وآيسايا بومان، وغيرهم.
بورون
البورون (أو اختصاراً البور) هو عنصر كيميائي له الرمز B والعدد الذرّي 5. يقع البورون ضمن عناصر الدورة الثانية وعلى رأس المجموعة الثالثة عشر (المجموعة الثالثة وفق ترقيم المجموعات الرئيسية) في الجدول الدوري وذلك كعنصر مجموعة رئيسي، حيث أنّ مجموعته تسمّى باسمه، مجموعة البورون. عنصر البورون بشكله الفلزّي الحرّ هو شبه فلز قليل الوفرة في الكون وعلى سطح الأرض، وغالباً ما يوجد متّحداً مع الأكسجين على شكل معادن البورات مثل البورق. لا يوجد البورون بشكل حرّ في الطبيعة، كما يصعب إنتاجه بالشكل النقي صناعياً لتشكيله موادً حراريّة. هناك عدّة متآصلات للبورون، فالشكل اللابلّوري من مسحوق بنّي، في حين أنّ البورون البلّوري من مادة صلبة سوداء اللون وقاسية، ذات موصلية كهربائيّة رديئة.
بورون
إنّ لمركّبات البورون تطبيقات مختلفة في صناعات عدّة. على سبيل المثال تستخدم مركّبات البورون كمواد مضافة في صناعة الألياف الزجاجيّة المستخدمة في مجال العزل ومواد البناء، كما تدخل في تركيب زجاج البوروسيليكات وفي صناعة الخزف، بالإضافة إلى صناعة الأسمدة، وفي مجال المنظّفات والمبيّضات.
لا توجد سمّيّة لأملاح البورات بالنسبة للثديّيات، لكنّها بالمقابل سامّة بالنسبة لمفصليّات الأرجل، لذلك تستخدم كمبيدات حشريّة. يستخدم حمض البوريك كمضاد ميكروبي، كما أنّ هناك عدّة مضادات حيويّة عضويّة طبيعيّة حاوية على عنصر البورون. إنّ وجود عنصر البورون في التربة ضروري بالنسبة للنباتات، حيث أنّ مركّبات البورون تلعب دوراً داعماً للجدار الخلوي في مختلف النباتات.
بورون التاريخ وأصل التسمية
إنّ تسمية بورون مشتقة من البورق (وذلك من الكلمة الفارسية بوره إلى العربية بورق منه إلى الإغريقيّة βοραχου والتي أصبحت البوراكس borax فيما بعد)، وسمّي العنصر لاحقاً بالبورون على وزن كربون، وذلك لتشابههما في بعض الخواص.
بورون التاريخ وأصل التسمية
عرفت مركّبات البورون منذ القدم، ففي مصر القديمة استخدم النطرون من أجل تحنيط المومياءات، والذي كان يحوي، بالإضافة إلى بعض المركبات الأخرى، على البورات. منذ القرن الرابع للميلاد استعملت مركّبات البورون في إمبراطورية الصين لإنتاج زجاج البورق، وعبر طريق الحرير انتقل إلى غرب أسيا، حيث ورد ذكر البورق في كتب جابر بن حيان حوالي سنة 700 بعد الميلاد. وصل زجاج البورق إلى أوروبا بواسطة الرحالة ماركو بولو، والذي جلبه إلى إيطاليا في القرن الثالث عشر ميلادي. وصف جورجيوس أغريكولا في القرن السادس عشر استعمال البورق كصهارة في علم الفلزات. في سنة 1777، عرف حمض البوريك في الينابيع الساخنة قرب فلورنسا تحت اسم sal sedativum، وكان يستعمل للأغراض الطبّيّة. كان معدن الساسوليت المصدر الرئيسي للبورق في أوروبا حتّى نهاية القرن التاسع عشر إلى أن جرى الاستيراد من مصادر أمريكية. شاع إنتاج البورق في الولايات المتحدة نهاية القرن التاسع عشر بسبب كبر الكمّيّات المنتجة، وكان فرانسيس ماريون سميث، والذي يعرف باسم ملك البورق، أحد الروّاد في هذا المجال، حيث أسّس شركة Pacific Coast Borax Company، ممّا أدّى إلى انخفاض سعرها.
بورون التاريخ وأصل التسمية
عزل البورون كعنصر لأوّل مرّة سنة 1808 من قبل لوي جوزيف غي لوساك ولوي جاك تينار وذلك بإجراء عمليّة اختزال لمركب ثلاثي أكسيد البورون باستخدام البوتاسيوم. استخدم غي ـ لوساك وتينار فلزّ الحديد لاختزال حمض البوريك عند درجات حرارة مرتفعة، وبيّنا من خلال أكسدة البورون بالهواء أنّ حمض البوريك هو ناتج لعمليّة الأكسدة هذه.
بشكل منفصل، تمكّن همفري ديفي لاحقاً سنة 1809 من عزل العنصر والتعرّف عليه، وذلك بإجراء عمليّة تحليل كهربائي لحمض البوريك. وفي تجارب لاحقة، استطاع ديفي عزل كمّيّات كافية من البورون باختزال حمض البوريك بالبوتاسيوم بدل إجراء عملية التحليل الكهربائي، وسمّى العنصر الجديد باسم بوراسيوم boracium.
تمكّن يونس ياكوب بيرسيليوس من تحديد البورون كعنصر في سنة 1824، وذلك عن طريق اختزال ملح بوروفلوريد البوتاسيوم (رباعي فلوروبورات البوتاسيوم) باستخدام فلزّ البوتاسيوم. في وقت لاحق، تمكّن فاينتراوب سنة 1909 من الحصول على البورون بشكل نقي، وذلك باختزال ثلاثي أكسيد البورون بالهيدروجين في قوس التفريغ.
بورون الوفرة الطبيعيّة
إنّ البورون عنصر نادر الوجود في المجموعة الشمسيّة وفي القشرة الأرضيّة، وذلك بسبب ندرة الكمّيّات المتشكّلة في الانفجار العظيم وفي النجوم، بحيث أنّ هذا العنصر ينتج بشكل كامل بواسطة تشظية الأشعّة الكونيّة، وليس عن طريق تفاعلات الانصهار النجمي. يمكن أن يوجد العنصر بشكله الحرّ في الغبار الكوني وفي المواد المكوّنة للنيازك.
لا يوجد عنصر البورون بالشكل الحرّ على سطح الأرض، إنّما مرتبطاً مع الأكسجين، وذلك بسبب المحتوى العالي من الأكسجين في غلاف الأرض الجوي. يمكن أن يتوافر البورون في الطبيعة إمّا على شكل أملاح بورات منحلّة أو حمض البوريك، أو على شكل معادن مثل البورق. من معادن البورات المعروفة بالإضافة إلى البورق، كل من الكيرنيت والأوليكسيت والكوليمانيت، بالإضافة إلى معدن البوراسيت.
يوجد هناك كمّيّات كبيرة من معادن البورات في محافظتي بالق أسير وأسكي شهر غربيّ تركيا، وفي صحراء موهافي في الولايات المتحدة الأمريكية، كما توجد كمّيّات أقلّ منها في ألمانيا وفي الأرجنتين.
بورون الإنتاج والتحضير
إنّ مصادر البورون المهمّة اقتصادياً هي معادنه مثل الكوليمانيت والكيرنيت والأوليكسيت بالإضافة إلى البورق. تشكّل هذه المعادن حوالي 90% من الخامات الحاوية على البورون والتي يتم تعدينها. تقدّر الاحتياطات العالمية من معادن البورون بأنّها تفوق مليار طن متري، وأنّ الإنتاج العالمي من البورون يقدّر بحوالي أربع ملايين طن سنوياً.
تعدّ تركيا والولايات المتحدة الأمريكية أكبر الدول المصدّرة لمنتجات البورون في العالم. إنّ أكبر احتياطي عالمي من الترسّبات الحاوية على البورق توجد غربيّ تركيا، وذلك في محافظات أسكي شهر وكوتاهيا وبالق أسير. تغطّي تركيا حوالي نصف الطلب العالمي من البورون وذلك من خلال شركة إيتي للتعدين Eti Maden İşletmeleri، وهي شركة مناجم حكومية لها حقوق في استخراج معادن البورات. في سنة 2012، استطاعت الشركة أن تمتلك 47% من حصّة السوق في إنتاج معادن البورات متفوّقة على منافستها الرئيسية وهي مجموعة ريو تينتو. تنتج مجموعة ريو تينتو حوالي ربع الإنتاج العالمي من البورون، وذلك من منجم ريو تينتو للبورق، والذي يقع في تجمّع بورون في مقاطعة كيرن في ولاية كاليفورنيا الأمريكيّة.
بورون الإنتاج والتحضير
إنّ متوسّط كلفة البورون البلّوري تبلغ 5 دولار أمريكي لكل غرام. أدّى ازدياد الطلب على حمض البوريك إلى توجّه المستثمرين إلى تأسيس منشآت إضافية. ففي تركيا افتتحت شركة إيتي للتعدين مصنعاً جديداً سنة 2003 لإنتاج حمض البوريك بالقرب من مدينة إيميت، وذلك بطاقة إنتاجية تبلغ مئة ألف طن سنوياً. بالمقابل، عمدت مجموعة ريو تينتو إلى زيادة استطاعتها الإنتاجيّة السنويّة من 260 ألف إلى 310 ألف طن سنة 2005، ومنه إلى 366 ألف طن سنة 2006. تعد الصين واحدة من أكبر الدول المستوردة لمشتقّات البورون، حيث تضاعفت الكمّيّة المستوردة من البورق حوالي مئة مرّة بين سنتي 2000 و 2005، كما ازدادت نسبة الاستيراد من حمض البوريك بحوالي 28% خلال الفترة نفسها. من المتوقّع أن يبقى الطلب على مشتقّات البورون متزايداً في آسيا بنسبة ازدياد تصل إلى 5.7% سنويّاً.
في السابق كان البورون يحضّر مخبرياً من اختزال ثلاثي أكسيد البورون بواسطة فلزّات مثل المغنيسيوم أو الألومنيوم، ويكون البورون الناتج بهذه الطريقة لابلّورياً، كما غالباً ما يكون مشوباً ببوريدات الفلزّات الموافقة.
بورون الإنتاج والتحضير
كما يمكن أن يحضّر من التحليل الكهربائي لمزيج من أكسيد البورون مع أكسيد وفلوريد المغنيسيوم.
يمكن الحصول على البورون النقي البلّوري من تسخين البورون اللابلّوري إلى درجات حرارة تتجاوز 1400 °س، أو من اختزال هاليدات البورون المتطايرة مثل ثلاثي كلوريد البورون باستخدام غاز الهيدروجين على سلك من التنغستن المسخّن إلى درجات حرارة مرتفعة.
ينتج البورون عالي النقاوة والمستخدم في صناعة أشباه الموصلات عن طريق إجراء عمليّة تفكّك حراري لمركّب ثنائي البوران عند درجات حرارة مرتفعة، ومن ثم التنقية بواسطة تقنية الصهر النطاقي أو عملية تشوخرالسكي.
بورون النظائر
للبورون نظيران مستقرّان، 10B و 11B. أكثرهما وفرةً طبيعيّة هو نظير البورون-11، الذي يشكّل 80.1%، في حين أنّ بورون-10 يشكّل 19.9%. هناك 13 نظيراً معروفاً للبورون، أقصرها عمراً هو النظير بورون-7، حيث أنّ عمر النصف له يبلغ 3.5×10−22 ثانية، والذي يضمحلّ عن طريق إصدار بروتوني واضمحلال ألفا. يكون للنظير 17B نواة من النمط هالو، ممّا يعني أنّ نصف قطر هذه النواة أكبر ممّا هو متوقّع حسب نموذج القطرة. تجدر الإشارة إلى أنّ النظائر بورون-8 و بورون-19 لها نواة من النمط هالو أيضاً.
إنّ التجزئة النظيريّة لنظيريّ البورون يتمّ التحكّم بها من خلال تفاعلات التبادل لأنواع البورون B(OH)3 (حمض البوريك) و −[B(OH)4] (رباعي هيدروكسي بورات).
بورون النظائر
كما تحدث هذه التجزئة من خلال تبلور المعادن ومن خلال تغيّرات أطوار الماء في الأنظمة الحراريّة المائيّة (الحرمائيّة)، ومن خلال التحوّل الحرمائي للصخور. يلعب الأثر الأخير دوراً في الإزالة المفضّلة لأيون −[10B(OH)4] في الغضار، والتي تؤدّي إلى تخصيب المحاليل بـ 11B(OH)3، وبالتالي يمكن أن تكون مسؤولةً عن تخصيب كبير للنظير 11B في مياه البحار مقارنةً مع مياه المحيطات والقشرة الأرضيّة؛ وهذا الفرق يمكن أن يعدّ سمةً نظيريّة.
يعدّ النظير بورون-10 10B جيّداً في اصطياد النيوترونات الحراريّة، وذلك بسبب ارتفاع قيمة المقطع العرضي النيوتروني، لذلك فإنّه يجري تخصيب البورون في المنشآت النووية للحصول على بورون-10 بشكل شبه كامل.
طوّرت العديد من التقنيات لتخصيب البورون على مستوى صناعي، ولكن تبقى طريقة التقطير التجزيئي تحت الفراغ لناتج إضافة ثنائي ميثيل الإيثر إلى ثلاثي فلوريد البورون (DME-BF3) وطريقة استشراب العمود للبورات هي الطرق الأكثر استخداماً.
بورون النظائر
يستخدم البورون-10 كواقي من الإشعاع وكنويدة أولية في طريقة علاج السرطان باصطياد النيوترون بالبورون BNCT. في هذه الطريقة يتمّ إضافة النظير 10B إلى المادّة الدوائيّة عن طريق الوسم النظيري. تعطى هذه المادة بشكل انتقائي للمريض المصاب بالسرطان، بحيث أنّها تتركّز في منطقة الورم الخبيث والأنسجة المحيطة به. يعرّض المريض بعد ذلك إلى حزمة مخفّفة الشدّة من أشعّة النيوترونات منخفضة الطاقة.
نتيجة هذا التعرّض للأشعة، يحدث تفاعل نووي داخل جسم المريض بين النيوترونات منخفضة الطاقة وبين البورون-10 المتركّز في منطقة الورم، وينتج عنه جسيمات ألفا ونوى ليثيوم-7. هذا الإشعاع الأيوني يتسلّط على الورم داخل خلايا الورم نفسه.
بورون النظائر
في المفاعلات النوويّة، يستخدم 10B من أجل ضبط تفاعل الانشطار وكوسيلة إطفاء سريع للمفاعل. يتوافر البورون-10 عادةً إمّا على شكل قضبان تحكّم مصنوعة من البوروسيليكات أو على شكل حمض البوريك. في مفاعلات الماء المضغوط يضاف حمض البوريك إلى مبرّدات المفاعل عندما تطفأ المنشأة من أجل إعادة التزوّد بالوقود. أثناء التشغيل وبعد مضيّ عدّة أشهر، يجري التخلّص من الحمض بشكل تدريجي، حيث أنّ المادّة الانشطاريّة تصبح أقلّ نشاطاً وفاعليّة.
إنّ البورون المنضّب (بورون-11) هو الناتج الثانوي من استخدام البورون المخصّب (بورون-10) في المنشآت النووية. يستخدم البورون-11 في تركيب أشباه الموصلات المقسّاة ضدّ الإشعاع الداخلة في تركيب الأجهزة الإلكترونيّة في المركبات الفضائيّة. يعود السبب في ذلك إلى أنّ الأشعّة الكونيّة تولّد نيوترونات عندما تصطدم بمكوّنات المركبة الفضائيّة، وهذه النيوترونات سيتمّ اصطيادها بواسطة البورون-10 في حال عدم استخدام البورون المنضّب، ممّا يؤدّي إلى حدوث تفاعل نووي، وتشكّل جسيمات ألفا، بالإضافة إلى أشعّة غاما، والتي تسبّب بفقدان البيانات في المعالجات ومشاكل تقنيّة مشابهة.
بورون الخواص الفيزيائيّة
إنّ البورون شفّاف بالنسبة للأشعّة تحت الحمراء، ويُظهر ناقلية كهربائية ضعيفة عند درجة حرارة الغرفة، والتي تزداد بارتفاع درجة الحرارة. إنّ مقاومة الشد للبورون لها أعلى قيمة من بين جميع العناصر الكيميائيّة، كما أنّ لهذا العنصر ثاني أعلى قيمة صلادة، وذلك بعد الكربون على شكل الألماس. يكون لأشكال البورون المختلفة تشابه فيزيائي وكيميائي في الخواص مع مواد سيراميكية صلدة مثل كربيد التنغستن.
يشبه البورون الكربون في مقدرته على الوجود بعدة متآصلات ثابتة، حيث أنّ البورون يستطيع أن يشكّل شبكة جزيئية مترابطة تساهميّاً. حتى البورون اللابلوري يحوي على مجموعات من عشرينيّات السطوح، والتي ترتبط مع بعضها البعض بشكل عشوائي دون انتظام.
إنّ البورون البلّوري مادّة قاسية جدّاً، سوداء اللون، لها نقطة انصهار مرتفعة تتجاوز 2000 °س. يوجد البورون البلوري في أربعة أشكال رئيسيّة، وهي المعيني-α والمعيني-β (يرمز لها α-R و β-R على الترتيب) ورباعي السطوح-γ ورباعي السطوح-β (يرمز له β-T أو مجرد T). هناك شكل إضافي وهو رباعي السطوح-α، ولكنّه من الصعب جداً الحصول عليه دون وجود شوائب.
بورون الخواص الفيزيائيّة
تعتمد الأشكال α و β و T في تكوينها على عشرينيّات السطوح B12، في حين أنّ الشكل γ يكون تركيبه مشابهاً لترتيب ملح كلوريد الصوديوم وذلك بالنسبة للأزواج الذرّيّة من عشرينيّات السطوح و B2. يحصل على الشكل γ بتعريض الأشكال الأخرى من البورون البلّوري إلى ضغوط مرتفعة تتراوح بين 12 إلى 20 غيغاباسكال وبالتسخين إلى درجات حرارة بين 1500-1800 °س. يبقى الشكل γ على حاله حتّى بعد إزالة الشروط القاسية من الضغط ودرجة الحرارة. يحصل على الشكل T تحت ضغوط مماثلة ولكنّ عند درجة الحرارة أعلى (1800–2200 °س). أمّا بالنسبة للشكلين α و β فيمكن أن يتواجدا في الشروط العاديّة من الضغط ودرجة الحرارة، مع كون الشكل β أكثر استقراراً.
أظهرت التجارب أنّ ضغط البورون فوق 160 غيغاباسكال يعطي شكلاً جديداً من البورون، لم يعرف له تركيب حتّى الآن، وهذا الشكل من البورون له موصلية فائقة عند درجات حرارة بين 6-12 كلفن.
بورون الخواص الكيميائيّة
بسبب ارتفاع طاقة تأيّن البورون، فإنّه لا يعرف له كاتيون 3+B. إنّ التوزيع الإلكتروني للبورون 1s22s22p1 يظهر أنّ ثلاثة إلكترونات فقط من الغلاف الثاني تكون متوفّرة من أجل إنشاء روابط تساهمية، ممّا يسهم في إمكانية تشكيل روابط متعددة المراكز، مثل الروابط ثلاثية المركز، بالإضافة إلى تشكيل مركّبات مستقبلة للإلكترونات، أي أن له خاصيّة حمض لويس. جرى التمكن مؤخرّاً من إنتاج مركّب له ترابط بين ذرتي بورون B≡B، وذلك على شكل رابطة ثلاثية.
ينتمي البورون إلى فصيلة أشباه الفلزات، وهو يشبه السيليكون في خواصه الكيميائيّة أكثر من الألومنيوم. إنّ البورون البلّوري خامل كيميائياً، ومقاوم لأثر حمض الهيدروفلوريك وحمض الهيدروكلوريك الساخن، ولا يظهر أثر حمض الفوسفوريك على البورون إلّا عند درجات حرارة أعلى من 600°س. ولكن عند تفتيته إلى مسحوق ناعم فإنّه يتفاعل مع الأحماض المركّزة الساخنة مثل حمض النتريك وحمض الكبريتيك عند درجات حرارة حوالي 200 °س، بالإضافة إلى تفاعله مع المؤكسدات المركّزة والساخنة مثل فوق أكسيد الهيدروجين أو مزيج من حمض الكبريتيك وحمض الكروميك.
بورون الخواص الكيميائيّة
يعتمد معدّل أكسدة البورون على تبلوره وعلى حجم القطع المتفاعلة وعلى نقاوته وعلى درجة الحرارة. لا يتفاعل البورون مع أكسجين الهواء عند درجة حرارة الغرفة، ولكنه يحترق عند درجات حرارة مرتفعة أعلى من 700 °س ليشكّل ثلاثي أكسيد البورون.
يخضع البورون إلى تفاعل هلجنة ليعطي الهاليدات الموافقة، فعلى سبيل المثال يعطي التفاعل مع البروم مركب ثلاثي بروميد البورون حسب التفاعل:
كما يمكن الحصول على الهاليدات من تفاعل الهالوجين مع الأكسيد، مثلما يحصل على ثلاثي كلوريد البورون عملياً.
عند إذابة أكسيد البورون B2O3 في الماء نحصل على حمض البوريك، والذي تكون مركبات الإستر الخاصة به مثل ثلاثي ميثيل البورات متطايرة، وتلوّن اللهب بلون أخضر قوي.
من مركّبات البورون اللاعضويّة المهمّة مركّباته مع الهيدروجين على شكل بورانات، بالإضافة إلى مركّباته مع الهيدروجين والنتروجين مثل البورازين B3N3H6، المتساوي إلكترونياً مع البنزين، لذلك يسمى البنزين اللاعضوي. هناك سلسلة من مركّبات البورون العضويّة مثل أحماض البورونيك المختلفة.
بورون الخواص الكيميائيّة
يكون للبورون حالة أكسدة من النمط III في مركّباته، وهذا يتضمّن مركّبات الأكسيد والكبريتيد والنتريد والهاليدات الموافقة.
تكون بنية ثلاثيات هاليد البورون ذات بنية جزيئية مستوية ثلاثية، وهي مركّبات ذات طبيعة تساهميّة. تعدّ مركّبات BX3 من أحماض لويس، حيث أنّها تشكّل نواتج ضم مع مانحات الأزواج الإلكترونيّة، والتي تدعى قواعد لويس. على سبيل المثال، فإنّ أيون الفلوريد −F وثلاثي فلوريد البورون BF3 يتحدان سويةً ليشكّلا أيون رباعي فلوروبورات −BF4، والذي يعدّ الأنيون الحامل للشحنة السالبة في حمض رباعي فلورو البوريك HBF4. تتفاعل الهاليدات مع الماء لتعطي حمض البوريك.
بورون الخواص الكيميائيّة
هناك عدّة أكاسيد للبورون ثلاثي التكافؤ في الطبيعة، والتي غالباً ما تكون مترافقة مع عناصر أخرى، كما هو الحال في العديد من معادن البورات. تشبه هذه المعادن السيليكات من عدّة أوجه، لكن هناك اختلافات بنيويّة، حيث أنّ السيليكون يتناسق مع الأكسجين على شكل رباعيّات سطوح فقط، في حين أنّ البورون يشكّل بالإضافة إليها ترتيبات بنيويّة ثلاثيّة مستوية. من الأمثلة الشائعة لمركّبات البورون مع الأكسجين مركبات البورات المختلفة، مثل أنيون رباعي البورات في تركيب البورق، والذي تتساوى فيه الشحنة من تأثير الكاتيونات مثل الصوديوم +Na. هناك أيضاً أملاح فوق البورات، المستخدمة في مجال القصر والتبييض، والموجودة في أملاح مثل فوق بورات الصوديوم.
بورون الخواص الكيميائيّة
من مركّبات البورون اللاعضويّة المهمّة مركّباته مع الهيدروجين على شكل بورانات، والتي لها الصيغة العامّة BxHy. لا توجد هذه المركّبات في الطبيعة، حيث أنّها تتأكسد فوراً بأكسجين الهواء، وبعنف في بعض الأحيان. يدعى المركّب الأساس ضمن فئة هذه المركبات باسم البوران، وله الصيغة BH3، وهو غير مستقرّ، ويوجد فقط في الحالة الغازيّة، حيث سرعان ما يتفاعل مع جزيء بوران آخر ليشكّل ثنائي وحدات (ديمر)، يعرف باسم ثنائي البوران B2H6. إنّ البورانات العليا، وهي الحاوية على عدد كبير من ذرّات البورون والهيدروجين الموافقة، تتألّف من عناقيد من البورون متعدّدة السطوح. أشهر مركبات البورانات هو ثنائي البوران ونواتج تحلّله الحراري، وهي خماسي البوران B5H9 وعشاري البوران B10H14. يكون عدد الأكسدة للبورون في البورانات ذا قيمة موجبة، وذلك بافتراض أنّ الهيدروجين له عدد الأكسدة −1، ويرتبط على شكل هيدريد فلزي. لذلك فإنّه في ثنائي البوران B2H6 يكون عدد أكسدة البورون +3، في حين أنّه في عشاري البوران B10H14 يكون له القيمة 7⁄5 أو +1.4.
بورون الخواص الكيميائيّة
إنّ نتريدات البورون ذات أهمية كبيرة، وذلك لتنوّع البنى التي يمكن أن تتبناها، حيث يمكن أن يكون لها بنى مماثلة لبنى متآصلات الكربون، بما فيها الغرافيت والألماس والأنابيب النانويّة الكربونيّة. ففي بنية نتريد البورون المكعّبة المشابهة لبنية الألماس، والتي تسمى بورازون، فإنّ ذرّات البورون توجد في بنية جزيئية رباعية السطوح كما في ذرّات الكربون في الألماس، ولكنّ واحدةً من كلّ أربع روابط B-N تكون على شكل رابطة تساهمية تناسقية. يكون للبورازون صلادة مقاربة للألماس، لذلك يستخدم كمادة ساحجة. في نتريد البورون الذي له بنية مشابهة للغرافيت، والذي يعرف تحت اسم نتريد البورون السداسي (h-BN)، فإنّ ذرّات البورون المشحون إيجاباً والنتروجين المشحونة سلباً في كل مستوي تتوضّع بشكل مقارب إلى الذرات المعاكسة للشحنة في المستوي المقابل. بناءً على ذلك، فإنّ خواص h-BN والغرافيت مختلفة تماماً. يستخدم مركب h-BN كمزلّق في بعض التطبيقات الخاصة حيث تنزلق المستويات بسهولة، بالمقابل فإن لمركب h-BN ناقلية كهربائيّة وحراريّة ضعيفة على الاتجاه المستوي. يشكّل نتريد البورون السداسي طبقات ذرية يمكن أن تزيد من حركية الإلكترون في الأجهزة الحاوية على الغرافين. كما يمكن لنتريد البورون أن يشكّل أنابيب نانويّة لها العديد من الخواص المميّزة، مثل المتانة والثباتيّة الكيميائيّة والناقليّة الحراريّة.
بورون الخواص الكيميائيّة
يشكّل البورون العديد من مركّبات البورون العضوية، والتي لها أهمّيّة كبيرة في الاصطناع العضوي. تنتج العديد من هذه المركبات من تفاعل إضافة البورون الهيدروجينية وذلك من ركازات مثل ثنائي البوران.
تكون بنية مركّبات البورون العضوية إمّا رباعية السطوح أو ثلاثيّة مستوية؛ على سبيل المثال، فإنّ لأنيون رباعي فينيل البورات -[B(C6H5)4] بنية رباعيّة السطوح، في حين أنّ مركب ثلاثي فينيل البوران له بنية ثلاثيّة مستوية.
هناك العديد من مركّبات البورون العضوية المختلفة مثل الكربورانات، وهي مركّبات تجميعيّة من البورون والكربون، والتي يمكن هلجنتها لتشكل بنى فعّالة من ضمنها حمض الكربوران، وهو حمض فائق، بالإضافة إلى مركّبات أخرى مثل بور البنزين.
بورون الخواص الكيميائيّة
يستطيع البورون أن يشكّل العديد من المركّبات المستقرّة التي يكون فيها البورون بحالة أكسدة أقل من 3، ولكنّ هذه المركّبات قليلة الوفرة بشكل طبيعي على الأرض. كما هو الحال في العديد من المركّبات التساهمية، فإنّ حالة الأكسدة لا تكون ذات أهمية كبيرة في هيدريدات البورون (البورانات) وفي بوريدات الفلزّات. إنّ هاليدات البورون الأحادي والثنائي مثل رباعي فلوريد ثنائي البوران B2F4 ورباعي كلوريد ثنائي البوران B2Cl4 معروفة، في حين أنّ مركب فلوريد البورون الأحادي BF، المتساوي إلكترونياً مع N2، لا يمكن عزله.
تحوي مركّبات بوريدات الفلزات على البورون في حالة أكسدة أقل من 3، وكمثال عليها سداسي بوريد الكالسيوم CaB6 وثنائي بوريد المغنيسيوم MgB2. تكون مراكز البورون في المركّب الأخير ثلاثيّة مستوية، مع وجود رابطة مضاعفة إضافيّة لكل ذرّة بورون، بحيث تشكّل شبكة سداسيّة الأضلاع شبيهة بالغرافيت. ولكن على العكس من شبكة نتريد البورون سداسي الأضلاع h-BN، والتي تفتقد إلى إلكترونات على مستوى الذرّات التساهميّة، فإنّ وجود إلكترونات غير متموضعة وحرّة الحركة بين المستويات يجعل من مركّب ثنائي بوريد المغنيسيوم ناقلاً للكهرباء مثل الغرافيت. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت الأبحاث سنة 2001 أن MgB2 موصل فائق عند درجات حرارة مرتفعة نسبياً. إنّ العديد من مركّبات بوريدات الفلزّات تتمتّع بصلادة كبيرة، لذلك تستخدم في صنع أدوات القطع.
لكلا النظيرين 10B و 11B لف مغزلي، حيث أنّ للنظير 10B قيمة مقدارها 3 وللنظير 11B قيمة مقدارها 3⁄2؛ ممّا يمكّن من استخدام تلك النظائر في الرنين المغناطيسي النووي، وهناك أجهزة مطيافيّة لقياس الرنين المغناطيسي النووي لنوى بورون-11 متوفّرة تجارياً. تسبّب نوى 10B و 11B انشطاراً في رنين النوى المرفقة مع البورون في المركّب.
يمكن تحديد كمّيّة البورون في العيّنات باستخدام طريقة الكركومين. في هذه العملية يحوّل البورون إلى حمض البوريك أو البورات الموافقة، ويفاعل مع الكركومين في وسط حمضي، حيث يتشكّل معقّد تناسقي متمخلب مع البورون، له لون أحمر، ويعرف باسم روزوسيانين، وتعرف الكمّيّة عن طريق قياس الألوان.
بورون الدور الحيوي
يوجد البورون في العديد من الأحياء، فقد جرى عزل نوع من المضادات الحيوية من البكتريا المتسلسلة، واسمه بورومايسين.
يعدّ البورون من المغذّيّات الأساسيّة للنباتات، فهو ضروري من أجل جدران الخلايا، حيث أنّ نقصه يؤدّي إلى حدوث مرض عوز البورون. تتراوح نسبة البورون في المادّة الجافّة بين 2.3 إلى 11.3 مغ لكل 1 كغ في أحاديّات الفلقة، أمّا نسبته في ثنائيّات الفلقة فهي تتراوح بين 8 إلى 95 مغ لكل 1 كغ.
بالمقابل إنّ ارتفاع تركيز البورون عن حدود معيّنة يمكن أن يكون له تأثيرات عكسيّة. عندما تتجاوز مستويات البورون في نسيج النبات عن 200 ppm، فإن أعراض حدوث تسمّم بالبورون قد تحدث في الغالب.
بورون الدور الحيوي
كعنصر من العناصر الزهيدة، يلعب البورون دوراً حيويّاً مهمّاً بالنسبة لبعض الثديّيات. فعلى سبيل المثال يؤدّي عوز البورون عند الجرذان إلى انخفاض في كمّيّة ونوعيّة الفراء المغطّي للبدن. لا يعرف بالضبط الدور الفيزيولوجي للبورون في المملكة الحيوانيّة، إلّا أنّه يدخل كأحد العوامل في العمليّات الكيميائيّة الحيويّة في الحيوانات بالإضافة إلى الإنسان. لكن بالمقابل، لا يبدي الإنسان أعراض نقص البورون، إذ أنّ الكمّيّات المطلوبة منه متوفّرة في النظام الغذائي، حيث أنّ البورون يتوافر في كافّة أنواع الغذاء المنتج من النباتات. بيّنت معاهد الصحة الوطنية الأمريكية أنّ محتوى البورون في النظام الغذائي الطبيعي للإنسان يتراوح بين 2.1–4.3 مغ بورون يوميّاً. على العموم، لا تزال أهمّيّة البورون بالنسبة للإنسان موضع بحث.