一種化學元素,化學符號為B,原子序數5,原子量10.811,屬週期系ⅢA族。

  發現 約西元前2000年,古埃及、羅馬、巴比倫曾用硼砂製造玻璃和焊接黃金。1808年J.-L.蓋-呂薩克和L.-J.泰納爾分別用金屬鉀還原硼酸制得單質硼。1892年H.穆瓦桑用鎂還原硼酸,制得純度為98%的硼。1909年E.溫特勞佈用氫和三氯化硼混合氣流在水冷銅電極的電弧上還原,制得高純硼。

  存在 硼在地殼中的含量為0.001%,除瞭泥土中含痕量硼,海水中含百萬分之幾的硼以外,硼的礦物有硼酸、硼砂、硼酸鹽和矽硼酸鹽等。堿性幹鹽湖往往沉積有硼酸鹽。中國青海、西藏、東北地區有豐富的硼資源。硼有11種同位素,其中以穩定同位素硼10最重要。

  物理性質 硼為黑色或銀灰色固體。純無定形硼和晶形硼都是黑色的,晶形硼有四方形硼、α菱形硼和β菱形硼等八種變體,它們具有由多個硼原子組成的各種多面體的基本結構單元(見圖)。

晶形硼的熔點約2300℃,沸點2550℃,相對密度2.34,硬度僅次於 金剛石,較脆,有低的蒸氣壓和很高的電阻率,其電阻率隨溫度升高而迅速降低。

  化學性質 硼的氧化態為+3,電子構型為1s22s22p1。純的晶形硼在室溫下幾乎是化學惰性的,而無定形硼在空氣中可緩慢地氧化並在高溫下燃燒成氧化硼。硼在鹽酸或氫氟酸中長期煮沸也不起作用,它可分別被濃過氧化氫、熱的1∶1硝酸、熱的濃硝酸、濃硝酸和30%過氧化氫的混合物、王水、2∶1的濃硫酸和硝酸的混合物緩慢氧化為硼酸。硼與碳酸鈉或碳酸鈉和硝酸鈉的混合物共熔,可氧化為硼酸鹽。過二硫酸銨和高碘酸鉀溶液也可以將硼緩慢溶解。硼能與鹵素直接化合,形成鹵化硼BX3(氟在室溫下,氯、溴、碘分別在400、600和700℃與硼發生作用)。硼在600~1000℃可與硫、硒、磷、砷反應;在1000~1400℃與氮、碳、矽作用,形成氮化硼BN、碳化硼B12C3及矽化硼B4Si和B6Si,它們具有很高的熔點和硬度。高溫下硼還與許多金屬和金屬氧化物反應,形成金屬硼化物。

  化合物 硼與金屬或某些準金屬及非金屬(Si、N、P、As、C 等)的二元硼化物的組成是非化學計量的,例如Be5B、Ni4B3、B13As2、YB66等。硼的化合物通常是堅硬、耐熔、高電導率和化學惰性的物質,常具有特殊的性質。例如,ZrB2和TiB2的熱導率和電導率比金屬本身大10倍,熔點高出1000多度。其他化合物有三鹵化硼、氧化硼、硼酸、硼砂、硼烷等。

  制法 用酸、堿分解硼礦物或用多元醇萃取,經蒸發、結晶可以提取硼酸或硼砂。單質硼的制法可用:①鹵化物的氫還原法,用氫和三氯化硼的混合氣流在熱的鉭絲或鎢絲上沉積出晶形硼,純度可達99.999%;②金屬熱還原法,即用鎂還原硼酸;③氟硼酸鉀熔融鹽電解;④溴化硼、碘化硼、乙硼烷的熱分解。

  應用 硼在高溫時特別活潑,容易與氧、氮作用,可作冶金除氣劑。硼與塑料或鋁合金結合,可成為有效的中子屏蔽材料,硼鋼在反應堆中用作控制棒。硼纖維用於制造復合材料,用途日益增多。