你了解“硼”吗？

硼的基本特性

中文名：硼

元素符号：B

英文名：Boron

别 称：Borfast; Boron atom

分子量：10.81

CAS登录号：7440-42-8

EINECS登录号：231-151-2

熔点：2180℃

沸点：3650℃

安全性描述S24/25：防止皮肤和眼睛接触

危险性符号：R22

危险性描述：吞咽有害

硼的来源

硼的应用由来已久，最早可追溯到公元前200年，古埃及、古罗马、古巴比伦都曾使用过硼砂。古代阿拉伯人也发现可用硼砂来做焊接中的助熔剂，于是西方人将硼命名为Boron，源于阿拉伯文，原意是“焊剂”。

含量分布硼约占地壳组成的0.001%，它在自然界中主要矿石是硼砂和白硼钙石等。中国西藏自治区许多含硼盐湖，蒸发干涸后有大量硼砂晶体堆积。硼在自然界中的含量相当丰富。天然产的硼砂（Na₂B₄O₇·10H₂O），在中国古代就已作为药物，叫做蓬砂或盆砂，可能是从西藏传到印度，再从印度传到欧洲去的。硼-10酸

物理性质

单质硼为黑色或深棕色粉末，熔点2076℃。沸点3927℃。单质硼有多种同素异形体，无定形硼为棕色粉末，晶体硼呈灰黑色。晶态硼较惰性，无定形硼则比较活泼。单质硼的硬度近似于金刚石，有很高的电阻，但它的导电率却随着温度的升高而增大，高温时为良导体。室温时为弱导电体；高温时则为良导体。

硼共有14种同位素，其中只有两个是稳定的。在自然界中主要以硼酸和硼酸盐的形式存在。

化学性质
化学元素周期表第Ⅲ族（类）主族元素，符号B，原子序数5。
硼易被空气氧化，由于三氧化二硼膜的形成而阻碍内部硼继续氧化。常温时能与氟反应，不受盐酸和氢氟酸水溶液的腐蚀。硼不溶于水，粉末状的硼能溶于沸硝酸和硫酸，以及大多数熔融的金属如铜、铁、锰、铝和钙。

(1)与非金属作用

高温下B能与N₂、O₂、S、X₂等单质反应，例如它能在空气中燃烧生成B₂O₃和少量BN，在室温下即能与F₂发生反应，但它不与H₂、稀有气体等作用。

(2)B能从许多稳定的氧化物（如SiO₂，P₂O₅，H₂O等）中夺取氧而用作还原剂。

例如在赤热下，B与水蒸气作用生成硼酸和氢气：2B+6H₂O=高温=2H₃BO₃+3H₂

(3)与酸作用

硼不与盐酸作用，但与热浓H₂SO₄，热浓HNO₃作用生成硼酸：

2B+3H₂SO₄(浓)==2H₃BO₃+3SO₂↑

B+3HNO₃(浓)==H₃BO₃+ 3NO₂↑

(4)与强碱作用

在氧化剂存在下，硼和强碱共熔得到偏硼酸盐：

2B+2NaOH+3KNO₃==2NaBO₂+3KNO₂+H₂O

(5)与金属作用

高温下硼几乎能与所有的金属反应生成金属硼化物。它们是一些非整比化合物，组成中B原子数目越多，其结构越复杂。

无定形硼用于生产硼钢，硼钢的抗冲击性能好，又因为B有吸收中子的特性，硼钢不仅是制造喷气发动机的优质钢材，还用于制造原子反应堆的控制棒。

主要用途

①构成生命

硼元素是核糖核酸形成的必需品，而核糖核酸是生命的重要基础构件。夏威夷大学宇航局天体生物学研究所的博士后研究员詹姆斯-斯蒂芬森称：“硼对于地球上生命的起源可能很重要，因为它可以使核酸稳定，核酸是核糖核酸的重要成分。在早期生命中，核糖核酸被认为是脱氧核糖核酸的信息前体。”

②工业用途

硼是一种用途广泛的化工原料矿物，主要用于生产硼砂、硼酸和硼的各种化合物以及元素硼，是冶金、建材、机械、电器、化工、轻毛、核工业、医药、农业等部门的重要原料。

目前硼的用途有300多种，新的用途还在开发中。但硼主要用于玻璃工业、陶瓷工业、洗涤剂和农业肥料，上述四种用途约占全球硼消费量的3/4。

玻璃纤维制造业是硼最重要的最终用途，约占硼消费量的1/3。硼酸钠是中空玻璃纤维尺寸制造中的关键成分，可以降低玻璃的熔点，提高玻璃的隔热性能。它是北美更大的绝缘玻璃纤维市场。硼酸盐在连续丝束和纺织纤维玻璃的生产中也起着重要的作用。氧化硼可以降低液态玻璃的温度，提高透明度。还可以降低液态玻璃的表面张力，使其表面更加光滑。2001年，玻璃纤维丝织物产品对硼的需求明显下降，主要原因是经济不景气导致产品库存高企。2002年下半年，几种连续玻璃纤维丝织物的市场将会复苏。

制造洗涤剂是硼的重要用途之一，尤其是在欧洲。由于替代产品(过碳酸钠)的出现，该市场近年来面临着激烈的竞争。2002年陶瓷工业对硼的需求继续增长，占全球硼消费量的15%。硼酸盐可以增强陶瓷产品的光泽和牢固性，以及抗划伤性和抗化学侵蚀性。硼硅酸盐玻璃消耗10%的氧化硼产量。添加了硼酸盐的玻璃提高了耐热性和机械强度，还提高了耐水腐蚀性和耐化学腐蚀性。近年来，由于塑料和钢化玻璃等替代产品的出现，硅酸盐玻璃的发展趋于缓慢。

③生理功能

有关硼的吸收代谢科学界了解得并不充分，硼在膳食中很容易吸收，并大部分由尿排出，在血液中是与氧结合，为H₃BO₃或B(OH)₄，硼酸与有机化合物的羟基形成酯化物。动物与人的血液中硼的含量很低，并与膳食中镁的摄入有关，镁摄入低时，血液中硼的含量就增加。硼可在骨中蓄积，但尚不清楚是何种形式。

硼普遍存在于蔬果中，是维持骨的健康和钙、磷、镁正常代谢所需要的微量元素之一。对停经后妇女防止钙质流失、预防骨质疏松症具有功效，硼的缺乏会加重维生素D的缺乏；另一方面，硼也有助于提高男性睾丸甾酮分泌量，强化肌肉，是运动员不可缺少的营养素。硼还有改善脑功能，提高反应能力的作用。虽然大多数人并不缺硼，但老年人有必要适当注意摄取。
硼的生理功能还未确定，存在两种假说解释硼缺乏时出现的明显而不同的反应，以及已知硼的生化特性。一种假说是，硼是一种代谢调节因子，通过竞争性抑制一些关键酶的反应，来控制许多代谢途径。另一种是，硼具有维持细胞膜功能稳定的作用，因而，它可以通过调整调节性阴离子或阳离子的跨膜信号或运动，来影响膜对激素和其他调节物质的反应。

④植物生理

硼是高等植物特有的必需元素，而动物、真菌与细菌均不需要硼。硼能与游离状态的糖结合，使糖容易跨越质膜，促进糖的运输。植物各器官间硼的含量以花更高，花中又以柱头和子房更高。硼对植物的生殖过程有重要的影响，与花粉形成、花粉管萌发和受精有密切关系。缺硼时，花药和花丝萎缩，花粉发育不良。油菜和小麦出现的“花而不实”现象与植物硼酸缺乏有关。缺硼时根尖、茎尖的生长点停止生长，侧根、侧芽大量发生，其后侧根、侧芽的生长点又死亡，从而形成簇生状。甜菜的褐腐病、马铃薯的卷叶病和苹果的缩果病等都是缺硼所致。

单体硼、硼粉、无定形元素硼生产方法

1、高纯元素硼制造方法中有卤化硼(如BCl3、BBr3)氢气还原法。氢化钠还原法先是在氢化反应器中由氢气和金属钠制得氢化钠,然后加入带有搅拌器和冷凝器的反应器中,稍加热后缓缓滴加三氟化硼乙醚络合物,生成的乙硼烷气体经干燥、精制后送入电加热的石英玻璃裂解器中,在高温下裂解析出元素硼。

2、硼纤维通常采用气相化学沉积法。将连续通入反应管的钨丝直接通电加热到1000～1200℃。在反应管中通入Ba3和H2的混合气体,在钨丝的表面引起反应,形成硼纤维。