போரான்

போரான் அல்லது கார்மம் (Boron) என்னும் தனிமம் கருப்பு அல்லது பழுப்பு நிறத்தில் காட்சியளிக்கும் ஒரு வேதியியல் தனிமமாகும். இது பெரும்பாலும் போராக்சு (Borax) என்னும் கனிமத்திலிருந்து பிரித்தெடுக்கப்படுகின்றது. இத்தனிமத்தை ஐக்கிய அமெரிக்காவும் துருக்கியும் அதிக அளவில் அகழ்ந்தெடுத்துப் பிரிக்கின்றன. இத்தனிமத்தின் அணு எண் 5. இதன் அணுக்கருவில் ஐந்து நேர்மின்னிகள் உள்ளன. அணுக்கருவைச் சுற்றி ஐந்து எதிர்மின்னிகள் சுழன்று வருகின்றன. இந்த ஐந்து எதிர்மின்னிகளில், இரண்டு உட்சுற்றுப்பாதையில் சுழன்று வருகின்றன. எஞ்சியுள்ள மூன்று எதிர்மின்னிகளும் வேதியியல் வினைகளில் பங்கு கொள்ளும் திறம் கொண்டவை. கார்மத் தனிமம் பல வடிவங்களைக் கொண்டுள்ளது. படிகமாகவும், படிகமல்லாமலும் திண்ம வடிவம் கொண்டுள்ளது. படிக வடிவிலும் பல்வேறு படிக உருவங்களில் இது இருக்கின்றது. போரான் நைட்டிரைடு (BN) என்னும் பொருள் மிகவும் உறுதியானது. ஏறத்தாழ வைரம் போலும் உறுதியானது. போரான் சிலிக்கான் சில்லு உற்பத்தியில் சிறப்பான பங்கு கொள்கின்றது. இருமுனையம், திரிதடையம் போன்ற நுண்மின்கருவிகள் செய்யப் பயன்படும் குறைகடத்தி சிலிக்கானை பி-வகை (புரைமின்னி அதிகம் உள்ளது) குறைகடத்தியாக மாற்ற போரான் அணுக்கள் சிலிக்கனுக்குள் தேவைப்படும் அளவு புகுத்தப்படுகின்றன.

போரான் கண்டுபிடிப்பு 

கார்மம் தனிமமாகக் கண்டு பிடிக்கப்படுவதற்கு வெகு காலம் முன்பாகவே போரான் சேர்மங்கள் மக்கள் பயன்பாட்டில் இருந்து வந்தன. கார்மம் இயற்கையில் தனித்துக் காணப்படவில்லை. சில எரிமலைப் பகுதிகளில் உள்ள வெந்நீர் ஊற்றுக்களில் ஆர்த்தோ போரிக் அமிலமாகவும், சில ஏரிகளில் போராக்ஸ் என்றழைக்கப்படுகின்ற சோடியம் போரேட்டாகவும் காலமெனைட் என்ற கால்சியம் போரேட்டாகவும் கிடைக்கின்றது. இது இயற்கை ஒளி இழை(Optical fibre)போலச் செயல்பட்டு இழப்பின்றி ஒளியை ஒரு முனையிலிருந்து மறு முனைக்குக் கடத்திச்செல்கிறது. இயற்கையில் கிடைக்கும் போரானில் 19 .78 % நிறை எண் 10 கொண்ட அணு எண்மங்களாகவும் 80 .22 விழுக்காடு நிறையெண் 11 கொண்ட அணு எண்மங்களாகவும் உள்ளன. போரிக் ஆக்ஸைடுடன் மக்னீசியம் பொடியைக் கலந்து பழுக்கச் சூடுபடுத்த, மக்னீசியாவும் (மக்னீசியம் ஆக்சைடு) போரானும் விளைகின்றன. இதை ஹைட்ரோ குளோரிக் அமிலத்தில் கரைக்க மக்னீசியா மட்டும் கரைந்து படிக உருவமற்ற (amorphous)கார்மம் கறுப்புப் பொடியாக வீழ்படிகிறது.

15௦௦ o C வெப்ப நிலையில் அலுமினியத்துடன் சூடுபடுத்தி படிகப் போரானைப் பெறலாம். குளிர்ந்த பிறகு அலுமினியத்தை ஹைட்ரோ குளோரிக் அமிலத்தில் கரைக்க படிகக் கார்மம் எஞ்சுகிறது . 1808 ல் சர் ஹம்ப்ரி டேவி  பொட்டாசியத்தையும் போரிக் அமிலத்தையும் ஒரு குழலிலிட்டு சூடுபடுத்தி தூய்மையற்ற போரானை முதன் முதலாகப் பெற்ற போது அது ஒரு புதிய உலோகம் என்றெண்ணி அதற்கு போராசியம் (Boracium) எனப் பெயரிட்டார்.  சில ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு அது ஓர் அலோகம் (Non-metal) என உறுதி செய்த பின்னர் கார்பனுக்கு இணையாக போரான் எனப் பெயரிட்டனர்.

போரானின் பண்புகள் 
அணு எண் 5 ஆக உள்ள போரானின் அணு நிறை 10 .81. இதன் அடர்த்தி 3120 கிகி /கமீ. உருகு நிலை 2573 K,கொதி நிலை 3973 K என உள்ளது சாதாரண வெப்ப நிலைகளில் இது காற்று வெளியில் பாதிக்கப் படுவதில்லை. ஒரளவு உயர் வெப்ப நிலைகளில் இது எரிந்து ஆக்சைடு, நைட்ரைடு கலவையைத் தருகிறது .7000 C வெப்ப நிலையில் ஆக்சிஜனில் எரிந்து ட்ரை ஆக்சைடை உண்டாக்குகின்றது .வெகு சில தனிமங்களுள் ஒன்றாக போரான் நைட்ரஜனுடன் நேரடியாக இணைகிறது. நைட்ரிக் அமிலமும் கடிய கந்தக அமிலமும் போரானை ஆக்சிஜனேற்றம் செய்கின்றன. சூடு படுத்தும் போது போரான்,சிலிகான் மற்றும் கார்பனை அவற்றின் ஆக்சைடுகளிலிருந்து இடம் பெயரச் செய்கிறது படிக நிலையில் உள்ள போரான் கடினமாகவும் உறுதிமிக்கதாகவும் இருக்கிறது. வெப்பத்தினாலும் அமிலங்களாலும் பாதிக்கப்படுவதில்லை. ஆனால் மென் காரங்களில் கரைகிறது.  போரான் தனிமத்தின் ஆற்றல் பட்டையின் இடைவெளி 1.50 - 1.56 எலெக்ட்ரான் வோல்ட்(electron volt).இது சிலிகான் ஜெர்மானியத்தைவிடச் சிறிது அதிகம். இது சில சிறப்பான ஒளியியல் பண்புகளைப் பெற்றுள்ளது. அகச்சிவப்புக் கதிர்களின் ஒரு பகுதியை இது கடத்திச் செல்கிறது. இதனால் அகச்சிவப்புக் கதிர்கள் பற்றிய ஆய்வுக்கான சாதனங்களில் இது இடம் பெறுகிறது. அறை வெப்ப நிலையில் ஏறக்குறைய மின்சாரத்தை அரிதில் கடத்திகள் போலக் கடத்தும் போரான் உயர் வெப்ப நிலையில் எளிதில் கடத்தியாகச் செயல்படுகிறது. வெப்ப நிலைக்கு ஏற்ப அதன் படிக நிலையில் ஏற்படும் மாற்றங்களே இதற்குக் காரணமாகின்றது

போரானின் பயன்கள் 

போரான் பொடியை வான வேடிக்கைக்கான வெடிபொருட்களில் பச்சை நிறம் பெறப் பயன்படுத்துகிறார்கள். ஏவூர்திகளில் தீப்பற்றவைக்க போரான் நுண்பொடி பயன்தருகிறது.  தனிம போரானை விட போரான் சேர்மங்கள் பல நன்மைகளைத் தருகின்றன. எஃகை உறுதியூட்டவும், பளபளப்பான வண்ணப் பூச்சுகள், சிறப்பு வகைக் கண்ணாடிகளை உற்பத்தி செய்யவும் போரான் முக்கிய மூலப் பொருளாக விளங்குகிறது. போரான் வேகங் குறைந்த நியூட்ரான்களை உட்கவருவதால், இதன் எஃகு கலப்பு உலோகங்கள் அணு உலைகளில் காட்மியத்திற்குப் பதிலாக நியூட்ரான்களின் பாயத்தைக் கட்டுப்படுத்தும் தண்டுகளில் பயன்படுத்தப் படுகிறது. போரிக் அமிலம் அல்லது போராசிக் அமிலம் போராக்ஸிலிருந்து உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. இதைப் பல்வேறு தொழிற்சாலைகளில் ஒரு மென்மையான கிருமி நாசினியாகப் பயன்படுத்துகிறார்கள். போராக்ஸ் என்பது சோடியம் டெட்ரா போரேட்டாகும். இயற்கையில் இது டின்கால்(tincal)என்ற கனிமமாகக் கிடைக்கிறது. இதைச் சூடுபடுத்த நீர் நீக்கப் பெற்று களிம்பு போன்ற பாகு கிடைக்கிறது. இதைக் கிருமி நாசினியாகவும் , தீக்காப்புப் பொருளாகவும் ,கண்ணாடி மற்றும் பீங்கான் உற்பத்தியில் ஒரு மூலப் பொருளாகவும் பயன்படுத்துகிறார்கள். பற்றவைப்பு முறையில் தூய்மையூட்டியாகவும் சலவைச் சோப்புத்தூள் தயாரிப்பில் நீரை மென்மைப் படுத்தவும் பயன்படுகிறது. சாயத்தைக் கெட்டிப் படுத்தவும்,அட்டை,சோப்பு, கண்ணாடி போன்ற பொருட்களின் புறப் பரப்பை வளவளப்பூட்டவும் ,மெருகூட்டவும் பயன்படுகிறது. குளிர் சாதனப் பெட்டி ,சலவை இயந்திரம் போன்றவற்றின் எஃகுப் பகுதிகளை பூச்சிட்டுப் பாதுகாக்க சில போரான் கூட்டுப் பொருட்கள் நன்மை அளிக்கின்றன. போரான் நைட்ரைடு ,போரான் கார்பைடு போன்றவை வைரம் போன்று மிகவும் கடின மிக்க பொருட்களாகும். போரான் நைட்ரைடு மின்சாரத்தைக் கடத்துவதில்லை. ஆனால் வெப்பத்தைக் கடத்துகிறது. மேலும் இது கிராபைட்டு போல மசகுத் தன்மையை வேறு கொண்டுள்ளது.போரான் கார்பைடு 2450 டிகிரி சென்டி கிரேடு வெப்ப நிலையில் உருகுகின்றது. இதைத் தேய்ப்புப் பொருளாகவும் அணு உலைகளில் வேக மட்டுப் படுத்தியாகவும் (Moderator) பயன்படுத்துகிறார்கள். போரானின் ஹைட்ரைடுகள் குறிப்பிடும்படியான அளவில் ஆற்றலை வெளியேற்றி மிக எளிதில் ஆக்ஸிஜனேற்றம் பெறுவதால் அவற்றை ஏவூர்திகளில் திண்ம எரி பொருளாகப் பயன்படுத்த முடிகிறது.

போரான் மந்த வேக நியூட்ரான்களை உட்கவருவதால் அதன் சில கூட்டுப் பொருட்கள் அணு ஆய்வுக் கருவிகளில் பயன்படுத்தப் படுகிறது. BF3 எண்ணி (Counter) என்பது போரான் ட்ரை புளூரைடு பூச்சிட்ட கெய்கர் முல்லர் எண்ணியாகும். நியூட்ரான் மின்னூட்டமற்ற துகளாக இருப்பதால் அதை இனமறிவது எளிதல்ல.நேரிடையாக அதை அறிய முடியாததால் BF3 எண்ணி மூலம் ஆராய்கின்றனர். நியூட்ரான்களை உட்கவர்ந்த போரான் நிலையற்று இருப்பதால் ஆல்பாக் கதிரை உமிழ அதை இனமறிந்து நியூட்ரான் பாய்மத்தை மதிப்பிடுகின்றார்கள். போரான் தனிமம் நச்சுத் தன்மை கொண்டதில்லை. எனினும் அதன் கூட்டுப் பொருட்கள் ஜீரனிக்கப்படும் போது படிப்படியான நச்சுத் தன்மையை வெளிப்படுத்துகின்றன.

மக்னீசியம் டை போரைடு (MgB2) 2001 ல் ஜப்பான் நாட்டில் மீக்கடத்தியாகக் கண்டறியப்பட்டது . இது வெறும் இரு தனிமங்களால் ஆனதாக இருப்பதாலும், இதை எளிதாக உற்பத்தி செய்ய முடிவதாலும் இதன் பெயர்ச்சி வெப்பநிலை 39 K ஆக இருப்பினும், பல உயர் வெப்ப நிலை மீக் கடத்திகளுக்கு உகந்த மாற்றுப் பொருளாக விளங்குகிறது.

மேற்கோள்கள்

வெளியிணைப்புகள் 
Boron
National Pollutant Inventory – Boron and compounds 

குறை மாழைகள்
தனிமங்கள்
உலோகப்போலிகள்
 
ஒடுக்கிகள்
உணவுப் பட்டியல் கனிமங்கள்