元素介绍
名称 中文名称：硼 英文别名：Boron，amorphous CAS号：7440-42-8[1] 元素符号：B 相对原子质量：10.811 性状：黑色或深棕色粉末。在常温时为弱导体，而在高温时导电良好。痕量碳的搀合物能使传导率提高。在空气中氧化时由于三氧化二硼膜的形成，而起自身限制作用，当温度在1000℃以上时，氧化层才蒸发。常温时能与氟反应。不受盐酸和氢氟酸水溶液的影响。与熔化的过氧化钠，或一种碳酸钠和硝酸钾熔化混合物能剧烈反应。粉末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。不溶于水。相对密度2.350。熔点约2300℃。沸点3658℃。 储存：密封保存。 用途：耐高温合金工业。温度表。催化剂。陶器。植物营养剂。半导体。核化学中用作中子吸收剂。详细介绍
硼属于非金属元素，符号B（boron) 原子体积：(立方厘米/摩尔)4.6 元素在海水中的含量:(ppm)4.41 元素在太阳中的含量：(ppm) 0.002 地壳中含量：（ppm）950 莫氏硬度：9.3 氧化态： Main B+3 Other 化学键能：(kJ /mol)
元素周期性质
| 化学键 | 键能（kJ/mol） |
| B-H | 381 |
| B-H-B | 439 |
| B-C | 372 |
| B-O | 523 |
| B-F | 644 |
| B-Cl | 444 |
| B-B | 335 |
用途
硼：黑色（晶体）/棕色（无定形）
| P/Pa | 1 | 10 | 100 | 1 k | 10 k | 100 k |
| at T/K | 2348 | 2562 | 2822 | 3141 | 3545 | 4072 |
发现过程
1808年，英国的戴维和法国的盖?吕萨克、泰纳，用钾还原硼酸而制得硼。性状特点
硼在室温下比较稳定，即使在盐酸或氢氟酸中长期煮沸也不起作用。硼能和卤族元素直接化合，形成卤化硼。硼在600～1000°C可与硫、锡、磷、砷反应；在1000～1400°C与氮、碳、硅作用，高温下硼还与许多金属和金属氧化物反应，形成金属硼化物。这些化合物通常是高硬度、耐熔、高电导率和化学惰性的物质，常具有特殊的性质。 它是最外层少于4个电子的仅有的非金属元素。其单质有无定形和结晶形两种。前者呈棕黑色到黑色的粉末。后者呈乌黑色到银灰色，并有金属光泽。硬度与金刚石相近。无定形的硼密度2.3克/厘米3，（25-27℃）；晶形的硼密度2.31克/厘米3，熔点2300℃，沸点2550℃，。在室温下无定形硼在空气中缓慢氧化，在800℃左右能自燃。硼与盐酸或氢氟酸，即使长期煮沸，也不起作用。它能被热浓硝酸和重铬酸钠与硫酸的混合物缓慢侵蚀和氧化。过氧化氢和过硫酸铵也能缓慢氧化结晶硼。上述试剂与无定形硼作用激烈。与碱金属碳酸盐和氢氧化物混合物共熔时，所有各种形态的硼都被完全氧化。氯、溴、氟与硼作用而形成相应的卤化硼。约在600℃硼与硫激烈反应形成一种硫化硼的混合物。硼在氮或氨气中加热到1000℃以上则形成氮化硼，温度在1800-2000℃是硼和氢仍不发生反应，硼和硅在2000℃以上反应生成硼化硅。在高温时硼能与许多金属和金属氧化物反应，生成金属硼化物。硼在600～1000°C可与硫、锡、磷、砷反应；在1000～1400°C与氮、碳、硅作用，高温下硼还与许多金属和金属氧化物反应，形成金属硼化物。这些化合物通常是高硬度、耐熔、高电导率和化学惰性的物质，常具有特殊的性质。 元素来源：在自然界中，硼只以其化合物形式存在着(像在硼砂、硼酸中，在植物和动物中只存在有痕量的硼),通常由电解熔融的氟硼酸钾和氯化钾或热还原它的其他化合物(如氧化硼)制得 制备方法有：硼的氧化物用活泼金属热还原；用氢还原硼的卤化物；用碳热还硼砂；电解熔融硼酸盐或其他含硼化合物；热分解硼的氢化合物上述方法所得初产品均应真空除气或控制卤化，才可制得高纯度的硼。 元素用途：它主要用于冶金(如为了增加钢的硬度)及核子学中，因为它吸收中子能力强 由于硼在高温时特别活泼，因此被用来作冶金除气剂、锻铁的热处理、增加合金钢高温强固性，硼还用于原子反应堆和高温技术中。棒状和条状硼钢在原子反应堆中广泛用作控制棒。由于硼具有低密度、高强度和高熔点的性质，可用来制作导弹的火箭中所用的某些结构材料。硼的化合物在农业、医药、玻璃工业等方面用途很广。天然含硼的化合物硼砂（Na?B4O7?10H?O）早为古代医药学家所知悉。我国西藏是世界上盛产硼砂的地方。 1702年法国医生霍姆贝格首先从硼砂制得硼酸，称为salsedativum，即镇静盐。1741年法国化学家帕特指出，硼砂与硫酸作用除生成硼酸外，还得到硫酸钠。1789年拉瓦锡把硼酸基列入元素表。1808年英国化学家戴维和法国化学家盖吕萨克、泰纳各自获得单质硼。硼的拉丁名称为 boracium，元素符号为B。这一词来自borax（硼砂）。 硼的应用比较广泛。硼与塑料或铝合金结合，是有效的中子屏蔽材料；硼钢在反应堆中用作控制棒；硼纤维用于制造复合材料等。应用
冶金
硼与塑料或铝合金结合，是有效的中子屏蔽材料；硼钢在反应堆中用作控制棒；硼纤维用于制造复合材料等。由于硼在高温时特别活泼，因此被用来作冶金除气剂、锻铁的热处理、增加合金钢高温强固性，硼还用于原子反应堆和高温技术中。棒状和条状硼钢在原子反应堆中广泛用作控制棒。由于硼具有低密度、高强度和高熔点的性质，可用来制作导弹的火箭中所用的某些结构材料。含硼添加剂可以改善冶金工业中烧结矿的质量，降低熔点、减小膨胀，提高强度硬度。硼及其化合物也是冶金工业的助溶剂和冶炼硼铁硼钢的原料，加入硼化钛、硼化锂、硼化镍，可以冶炼耐热的特种合金。建材 硼酸盐、硼化物是搪瓷、陶瓷、玻璃的重要组分，具有良好的耐热耐磨性，可增强光泽，调高表面光洁度等。轻工
硼酸，硼酸锌可用于防火纤维的绝缘材料，是很好的阻燃剂，也应用于漂白、媒染等方面；偏硼酸钠用于织物漂白。此外，硼及其化合物可用于油漆干燥剂，焊接剂，造纸工业含汞污水处理剂等。化工
用作良好的还原剂，氧化剂，溴化剂，有机合成的掺合材料，高压高频电及等离子弧的绝缘体，雷达的传递窗等。核工业
用作原子反应堆中的控制棒，火箭燃料，火箭发动机的组成物及高温润滑剂，原子反应堆的结构材料等。农业
用作杀虫剂，防腐剂，催化剂，含硼肥料等。高新材料方面
硼化镁作为高温超导材料，价格低廉，导电率高；稀土硼化物已经成功用于雷达、航空航天、冶金、环保等20多个军事和高科技领域。硼化物金属陶瓷具有高温耐磨擦性能，良好的抛光性能和抗化学腐蚀性能。含硼推进剂是高能洁净推进剂。主要硼产品
硼化物 三溴化硼 二硼化钛 二硼化铬 氮化硼 99．99%六方氮化硼 99.9%六方氮化硼 硼合金 硼铜合金 硼钢合金 硼化物 （1）三溴化硼： 无色或稍带黄色的发烟液体，有强烈的刺激性臭味。临界温度300℃，折射率1.5312。 （2）二硼化钛： 二硼化钛为灰白色六方形晶体或粉末，无味。其熔点2980℃，密度4.5～4.52，硬度（Hi）3600。它具有优良的抗氧化性及导电性能。平均粒径D=4～8μ。 （3） 二硼化铬： 熔点1760℃，抗氧化性能好，高温强度大。硼与人体健康
食物来源
黄豆、葡萄干、杏仁、花生、榛子、枣、葡萄酒、蜂密，酒类，例如苹果酒和啤酒。代谢吸收
有关硼的吸收代谢目前还未充分了解，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，和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。生理功能
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，目前有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。被提出可能有的功能
1．维持骨质密度。 2．预防骨质疏松。 3．加速骨折的愈合。 4．减轻风湿性关节炎症状。需要人群
更年期女性，骨病患者应补充硼元素。生理需要
目前尚未确定，但膳食中硼的摄入为0.5-3.5mg/d，需要量大于0.3mg/d。值得注意的是，当硼以硼酸类以外的形态应用时会致命，尤其在皮肤或黏膜有破损时，情况将更加严重。过量表现
硼、硼酸、硼砂都是低毒类蓄积性毒物，每天口服100mg，可引起慢性中毒，肝、肾脏受到损坏，脑和肺出现水肿。硼缺乏症
1．生长发育缓慢可能与硼的缺乏有关。 2．缺硼可能引起骨质疏松与硼化 （Boronized）同位素
（原子质量单位:10.811(7)）共有14个同位素，其中有两个是稳定的。| 符号 | 质子 | 中子 | 质量(u) | 半衰期 | 原子核自旋 | 相对丰度 | 相对丰度的变化量 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 6B | 5 | 1 | 6.04681(75)# | ||||
| 7B | 5 | 2 | 7.02992(8) | 350(50)×10-24s
[1.4(2) MeV] | (3/2-) | ||
| 8B | 5 | 3 | 8.0246072(11) | 770(3) ms | 2+ | ||
| 9B | 5 | 4 | 9.0133288(11) | 800(300)×10-21s
[0.54(21) keV] | 3/2- | ||
| 10B | 5 | 5 | 10.0129370(4) | 稳定 | 3+ | 0.199(7) | 0.18929-0.20386 |
| 11B | 5 | 6 | 11.0093054(4) | 稳定 | 3/2- | 0.801(7) | 0.79614-0.81071 |
| 12B | 5 | 7 | 12.0143521(15) | 20.20(2) ms | 1+ | ||
| 13B | 5 | 8 | 13.0177802(12) | 17.33(17) ms | 3/2- | ||
| 14B | 5 | 9 | 14.025404(23) | 12.5(5) ms | 2- | ||
| 15B | 5 | 10 | 15.031103(24) | 9.87(7) ms | 3/2- | ||
| 16B | 5 | 11 | 16.03981(6) | <190×10-12 s
[<0.1 MeV] | 0- | ||
| 17B | 5 | 12 | 17.04699(18) | 5.08(5) ms | (3/2-) | ||
| 18B | 5 | 13 | 18.05617(86)# | <26 ns | (4-)# | ||
| 19B | 5 | 14 | 19.06373(43)# | 2.92(13) ms | (3/2-)# |
硼的具体介绍
硼，BORON，源自硼砂borax和碳carbon，1808年发现，硼是一种非金属，化合物以硼砂（四硼酸钠）和硼酸最为著名，后者是起清洁杀菌作用，对眼睛有益处的一种酸。美国的各种工业每年对硼的需要量，都在240，000t以上。在农业上，硼即可制成肥料，也是一种很好的除草剂。硼的发现简史
尽管人们很久以前就和硼打交道，如古代埃及制造玻璃时已使用硼砂作熔剂，古代炼丹家也使用过硼砂，但是硼酸的化学成分19世纪初还是个谜。 1808年，英国化学家戴维（Sir Humphry Davy,1778―1829）在用电解的方法发现钾后不久，又用电解熔融的三氧化二硼的方法制得棕色的硼。同年法国化学家盖-吕萨克（Joseph-Louis Gray-Lussac ，1778―1850）和泰纳（Louis Jacques Thenard,1777―1857）用金属钾还原无水硼酸制得单质硼。 硼被命名为Boron，它的命名源自阿拉伯文，原意是“焊剂”的意思。说明古代阿拉伯人就已经知道了硼砂具有熔融金属氧化物的能力，在焊接中用做助熔剂。硼的元素符号为B，中译名为硼。直至1981年，人们才认识到硼不仅是植物，而且是动物合人类所必须的元素。当时报道的一项早期研究结果提示了硼的必要性，在这项研究中发现，给雏鸡喂饲维生素D不足但并不完全缺乏的饲料时，硼能够改善其骨骼钙化。单质硼
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．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。关于单质硼，我们作如下介绍： 单质硼的结构 单质硼的性质 单质硼的制备单质硼的结构
晶态单质硼有多种变体，它们都以B12正二十面体为基本的结构单元。这个二十面体由12个B原子组成，20个接近等边三角形的棱面相交成30条棱边和12个角顶，每个角顶为一个B原子所占据。 由于B12二十面体的连接方式不同，键也不同，形成的硼晶体类型也不同。我们仅介绍其中最普通的一种α－菱形硼。 α－菱形硼是由B12单元组成的层状结构，这是α－菱形硼晶格的俯视图和三中心键情况。由图中可以清楚的看到，α－菱形硼晶体中既有普通的σ键，又有三中心两电子键。许多B原子的成键电子在相当大的程度上是离域的，这样的晶体属于原子晶体，因此晶态单质硼的硬度大，熔点高，化学性质也不活泼。 在α－菱形硼晶格中，每个二十面体通过处在腰部的6个B原子以三中心两电子键与在同一平面内的相邻的6个二十面体连接起来，（图中虚线三角形表示三中心两电子键，键距203pm）。这种二十面体组成的片层，层面结合靠的是二十面体的上下各3 个B原子以6个正常的B―B共价键（即两中心两电子键，键长171pm）同上下两层的6个附近的二十面体相连接，3个在上一层，3个在下一层。 在硼的二十面体结构单元中，B12的36个电子是如下分配的：在二十面体内有13个分子轨道，用去26个电子；每个二十面体同上下相邻的6个二十面体形成6个两中心两电子共价键，用去了6个电子；在二十面体腰部的6个B原子与同平面上周围相邻的6个三中心两电子键，用去了6×2/3=4个电子。结果总电子数是26+6+4=36,所有的电子都已用于形成复杂的多面体结构。 一个三中心两电子键是由3个B原子以各自的一个sp杂化轨道重叠形成的，重叠的交角是120，形成了特有的[]三角棱面，这种闭合的三中心键的分子轨道能级图如下： 三个杂化原子形成一个成键分子轨道和两个反键分子轨道，在这个成键分子轨道里有一对电子。硼的成键特征
硼是周期表第三主族唯一的非金属元素，B原子的价电子结构是2s2 2p1，它能提供成键的电子是2s2p，还有一个空轨道。这种B原子的价电子少于价轨道数的缺电子情况，但硼与同周期的金属元素锂，铍相比原子半径小，电离能高，电负性大，以形成共价键分子为特征。 在硼原子以sp2杂化形成的共价分子中，余下的一个空轨道可以作为路易斯酸，接受外来的孤对电子，形成以sp3杂化的四面体构型的配合物。例如三氟化硼与氨气分子形成的配合物；若没有合适的外来电子，可以自相聚合形成缺电子多中心键，例如三中心二电子氢桥键，三中心二电子硼桥键，三中心二电子硼键，如下图所示。 需要注意的是桥键与三中心二电子间的不同。硼桥键中心的硼原子是P轨道与两个杂化轨道的重叠，氢桥键中心的氢原子是S轨道与两个杂化轨道的重叠，而三中心二电子硼键为三个杂化轨道的组合重叠。