B – Bor

Bor (též bór; chemická značka B, latinsky borium nebo borum) je nejlehčím z řady prvkůIII. hlavní skupiny prvků v periodické tabulce prvků. Patří mezi polokovy vysokým bodem tání i varu – svými vlastnostmi leží na hranici mezi kovy a nekovy.

Byl izolován roku 1808 Humphrym Davym, Gay-Lusacem a Luisem Jacquesem Thénardem v nepříliš vysoké čistotě a teprve roku 1824 ho Jöns Jakob Berzelius označil za samotný prvek.

Vyskytuje se ve dvou modifikacích – amorfní a kovové. Kovová modifikace patří mezi velmi tvrdé látky – dosahuje hodnoty 9,3 v Mohsově stupnici tvrdosti.

Elementární bor lze připravit redukcí oxidu boritého kovovým hořčíkem nebo hliníkem.

př.: B₂O₃ + 3Mg → 2B + 3MgO

Pro zisk velmi čistého polokovu se využívá redukce vodíkem. Příprava čistého boru je náročná a obtížná procedura. Čistý bor se v praxi používá minimálně.

2 BBr₃ + 3 H₂ → 2 B + 6 HBr

Používá se také elektrolytická výroba boru, a sice elektrolýza roztavených boritanů

Elementární bor se v přírodě prakticky nevyskytuje, lze se s ním setkat pouze ve sloučeninách. Největší světová naleziště surovin boru leží v USA, Peru, Tibetu a Turecku. Sloučeniny boru jsou v malém množství obsaženy i v mořské vodě(v koncentraci přibližně 5 mg/l) a v některých minerálních pramenech. Kyselina boritá je obvykle přítomna v sopečných plynech, z nichž může být získávána.

Z potravin je přítomen především v ovoci, zelenině, luštěninách a oříškách.

V rostlinách je bor mikrobiogenním prvkem. Jako ostatní minerály je přijímán z vodyv půdě, ale jako jediný nikoli ve formě iontů, ale jako elektroneutrální kyselina boritá(H₃BO₃). Bor se váže na cis-hydroxylové (diolové) skupiny pektinurhamnogalakturonanu II, což je polysacharid důležitý pro stavbu buněčné stěny rostlin. Pravděpodobně ovlivňuje vlastnosti buněčné stěny a především její pružnost a s tím související schopnost růst. To je důležité i u rychle rostoucí pylové láčky nebo u kořenových špiček a právě u nich se nedostatek boru u rostlin projevuje nejdříve. Pylové láčky nejsou bez boru schopné normálního růstu.

Živočichové zpravidla nedostatkem boru netrpí, ale i u nich hraje důležitou roli v řadě fyziologických procesů. Při krmení kuřat či krys potravou bez boru dochází k poruchám ve vývoji kostí, metabolismu minerálních látek, vývoji mozku, funkci imunitního systémuči uvolňování inzulinu. Nejvýraznější následky nedostatku boru se projevují při současném nedostatku vápníku či hořčíku.

Bor se využívá ve sklářství jako přísada do skelných vláken a borokřemičitanových skelpro dosažení vysoké tepelné odolnosti, dále v keramice k výrobě emailů a glazur. Uplatňuje se při výrobě mýdel a detergentů, v metalurgii neželezných kovů a žáruvzdorných materiálů.

Využívá se i v jaderné energetice. Jeho jedinečné jaderné využití je založeno na velkém účinném průřezu izotopu ¹⁰B vůči tepelným neutronům a je výhodné i proto, že produkty reakce jsou stálé neradioaktivní Li a He. Takto se využívá bor, podobně jako beryllium, k výrobě řídicích tyčí v reaktorech a neutronových zrcadel v jaderných reaktorech. Bor je jeden z mála prvků, které přicházejí v úvahu jako palivo pro jadernou fúzi.

Bor a jeho sloučeniny barví plamen intenzivně zeleně. Tento jev se uplatňuje při přípravě směsí pro pyrotechnické účely a v analytické chemii slouží jako důkaz přítomnosti boru v analyzovaném vzorku.

Významné místo patří sloučeninám boru ve sklářském a keramickém průmyslu. Tzv. borosilikátová skla se vyznačují vysokou tepelnou odolností a pod označením Pyrex(v Česku Simax) slouží k výrobě chemického i kuchyňského nádobí. V keramice nalézá bor uplatnění především jako složka glazur.

Směs neodymu, železa a boru je využívána pro výrobu permanentních NdFeB magnetůs vynikajícími vlastnostmi.

• Boridy jsou sloučeniny boru s kovy. Existuje široká škála boridů s různou stechiometrií a krystalickou strukturou. Tyto sloučeniny vykazují často velmi zajímavé vlastnosti. Jsou to mimořádně elektricky i tepelně vodivé, tvrdé, žáruvzdorné, chemicky netečné a netěkavé materiály s vysokými teplotami tání. Příkladem mohou být mimořádně vodivé diboridy Zr, Hf, Nb a Ta, které tají vesměs až nad 3 000 °C. TiB₂ má tepelnou a elektrickou vodivost 5× vyšší než kovový Ti, borid zirkonia ZrB₂dokonce 10× vyšší. Boridy TiB₂, ZrB₂ a CrB₂ našly uplatnění jako materiál na lopatky turbín, vnitřní povrchy spalovacích komor a raketových trysek. Schopnosti odolávat roztaveným kovům se využívá při výrobě vysokoteplotních reakčních nádob. Nacházejí se i v jaderných elektrárnách jako neutronové štíty a kontrolní tyče v reaktorech. Diborid hořčíku MgB₂ patří mezi velmi perspektivní materiály z hlediska vývoje supravodičů. Má vysokou hodnotu kritické teploty. Boridy fosforu a arsenujsou slibné vysokoteplotní polovodiče.
• Nitrid boritý je málo reaktivní, velmi stálá látka, která má podobnou strukturu jako grafit. V současné době patří spolu s diamantem k nejtvrdším známým látkám. V současné době jsou k dispozici technologické procesy pro pokrytí kovových povrchů tímto nitridem a kovoobráběcí nástroje s tímto povlakem jsou výrazně tvrdší a dlouhodobě odolnější.
• Velmi tvrdým materiálem je také karbid boru B₄C, používaný jako brusivo a leštič kovů. Dále ho lze najít v obložení brzd a spojek, je materiálem v neprůstřelných vestách a ochranných štítech bojových letadel.
• Sloučeniny boru s vodíkem se nazývají borany. Jsou to obvykle značně reaktivní látky, které slouží pro přípravu celé řady dalších sloučenin. Příkladem může být borohydrid lithný LiBH₄, který se používá jako mimořádně silné redukční činidlo a zdroj nascentního vodíku. Nejznámějším a nejjednodušším boránem je diboranB₂H₆, samozápalný plyn o bodu varu −92,5 °C. Vyšší borany mají za normálních podmínek pevné skupenství a jsou stálejší vůči hydrolýze.
• Kyselina trihydrogenboritá H₃BO₃ je slabá kyselina tvořící šupinkové průhledné krystalky. Je ve vodě málo rozpustná a ve farmacii se spolu se svými solemi používá k ošetřováni očních chorob.
• Další uplatnění nacházejí boritany při přípravě přípravků pro impregnaci dřeva. Vyrábí se rozkladem boraxu kyselinami a může vziknout také silně exotermickou reakcí oxidu boritého B₂O₃ s vodou.
• V běžné praxi nejpoužívanější sloučeninou boru je borax neboli dekahydrát tetraboritanu sodného Na₂B₄O₇·10H₂O (viz obrázek). Jeho správnější složení ale vystihuje název oktahydrát tetrahydroxotetraboritanu sodného, vzorcem Na₂[B₄O₅(OH)₄]·8H₂O. Bezvodý borax se velmi často uplatňuje v metalurgii, kde jeho tavenina překrývá roztavený kov a funguje jako ochranný prvek proti oxidaci zpracovávané slitiny. V analytické chemii je směs boraxu s uhličitanem sodným univerzálním tavidlem, používaným pro rozklady geologických a dalších obtížně rozpustných vzorků. Dále se využívá při pájení kovů a slitin (mosazi, Cu, bronzu) plamenem, při výrobě smaltovaného nádobí (jako ochranný prvek proti oxidaci zpracovávané slitiny) a speciálních optických skel.
• NaBO₂·H₂O₂·3H₂O, peroxotrihydrát tetraboritanu sodného, se využívá jako oxidační činidlo s bělícími účinky v textilním průmyslu, protože ve vodném roztoku uvolňuje peroxid vodíku H₂O₂

• ---

  Bor
  Bor (β-rhombohedral)
  Obecné
  Název, značka, číslo	Bor, B, 5
  Cizojazyčné názvy	lat. borum
  Skupina, perioda, blok	13. skupina, 2. perioda, blok p
  Chemická skupina	Polokovy
  Koncentrace v zemské kůře	3 až 10 ppm
  Koncentrace v mořské vodě	4,6 mg/l
  Vzhled	Hnědočerná pevná látka
  Identifikace
  Registrační číslo CAS	7440-42-8
  Atomové vlastnosti
  Relativní atomová hmotnost	10,811
  Atomový poloměr	90 pm
  Kovalentní poloměr	84 pm
  Van der Waalsův poloměr	192 pm
  Elektronová konfigurace	[He] 2s2 2p1
  Oxidační čísla	3,2,1,-1,-5
  Elektronegativita(Paulingova stupnice)	2,04
  Ionizační energie
  První	800,6 kJ·mol
  Druhá	2427,1 kJ·mol
  Třetí	3659,7 kJ·mol
  Látkové vlastnosti
  Krystalografická soustava	Čtverečná
  Molární objem	4,39×10−6m3/mol
  Mechanické vlastnosti
  Hustota	2,08 g cm−3
  Skupenství	Pevné
  Tvrdost	9,5
  Tlak syté páry	100 Pa při 2822K
  Rychlost zvuku	16 200 m/s
  Termické vlastnosti
  Tepelná vodivost	27,4 W⋅m−1⋅K−1
  Termodynamické vlastnosti
  Teplota tání	2076 °C(2 349,15 K)
  Teplota varu	3927 °C(4 200,15 K)
  Skupenské teplo tání	507 KJ/mol
  Skupenské teplo varu	52,2 KJ/mol
  Měrná tepelná kapacita	1260 Jkg−1K−1
  Elektromagnetické vlastnosti
  Elektrická vodivost	5,10−6 S/m
  Měrný elektrický odpor	106Ωm
  Magnetické chování	Paramagnetický
  Bezpečnost
  GHS07 Varování
  R-věty	R22
  Izotopy
  I V (%) S T1/2 Z E (MeV) P 8B umělý 770 ms εβ+ 5,837 8Be 10B 19,9% je stabilní s 5 neutrony 11B 80,1% je stabilní s 6 neutrony 12B umělý 20,2 ms β− 13,369 12C 13B umělý 17,33 ms β−99,714% 13,437 13C  β− n0,286% 18,314 12C 14B umělý 12,5 ms β− 93,9% 20,664 14C  β− n 6,1% 21,614 13C
  Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).
  Beryllium ≺ B ≻ Uhlík ⋎ Al