Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm) εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά
Τοβόριο (αγγλ. boron) είναι χημικό στοιχείομετο σύμβολο Bκαιατομικό αριθμό5. Είναι το πρώτο μέλος και μοναδικό μη μεταλλικό στοιχείο της 13 (IIIA) ομάδας τουπεριοδικού πίνακα των στοιχείων. Το βόριο ταξινομείται σταμεταλλοειδή. Επειδή το βόριο παράχθηκε εξ' ολοκλήρου με βομβαρδισμό από κοσμικές ακτίνεςκαι όχι μεαστρικήπυρηνοσύνθεση[1], είναι χημικό στοιχείο μικρής αφθονίας τόσο στοηλιακό σύστημα όσο καιστο φλοιό της Γης. Δεν απαντάται σε ελεύθερη μορφή. Το βόριο συγκεντρώνεται στηΓη επειδή οιπιο συνηθισμένες φυσικές ενώσειςτου, δηλαδή τα βορικά ορυκτά, είναι αρκετά ευδιάλυτα στονερό. Αυτά εξορύσσονται βιομηχανικά ως εβαπορίτες, όπως οβόρακαςκαιοκερνίτης. Τα μεγαλύτερα αποδεδειγμένα κοιτάσματα βορίου βρίσκονται στηνΤουρκίαπου είναι καιη μεγαλύτερη παραγωγός χώρα παγκοσμίως σε ορυκτά του βορίου.[2]
Στοιχειακό βόριο έχει βρεθεί σε μικρές ποσότητες σεμετεωρίτες, αλλά δεν έχει βρεθεί ποτέ στηΓη. Βιομηχανικά το πολύ καθαρό στοιχειακό βόριο παράγεται με δυσκολία, γιατί το βόριο τείνει να σχηματίζει πυρίμαχα υλικά που περιέχουν μικρές ποσότητες άνθρακα ή άλλων στοιχείων. Υπάρχουν αρκετές αλλοτροπικές μορφές: άμορφο βόριο σε καφέ σκόνη, κρυσταλλικό μαύρο βόριο με εξαιρετική σκληρότητα, περίπου 9,5 στην κλίμακα Mohs), που είναι και φτωχός αγωγόςτουηλεκτρισμούσεθερμοκρασία δωματίου. Η κύρια χρήση του στοιχειακού βορίου είναι η παραγωγή βοριονημάτων, που χρησιμοποιούνται με ανάλογο τρόπο μεταανθρακονήματα, σε υλικά μεγάλης αντοχής.
Σχεδόν όλο το βόριο χρησιμοποιείται μετη μορφή χημικών ενώσεών του. Περίπου το μισό της παγκόσμιας κατανάλωσης βοριούχων ενώσεων χρησιμοποιούνται από τηνυαλουργία ως πρόσθετα για φύλλα βοριούχου γυαλιού, που χρησιμοποιείται γιαμόνωση ή σε ελαφρά δομικά υλικά, με εφαρμογή στηναεροναυπηγική. Η αμέσως επόμενη κυρίαρχη χρήση του είναι ταπολυμερή βορίου καικεραμικά βορίου, που παίζουν εξειδικευμένους ρόλους ως υψηλής αντοχής ελαφρά δομικά και πυρίμαχα υλικά. Το γυαλικά από βοροπυριτικό γυαλί (pyrex, υαλοβάμβακας) χρησιμοποιούνται γιατη μεγαλύτερη αντοχή τους, μηχανική και αντιθερμική, σε σύγκριση μετο απλό γυαλί σόδας - ασβέστη. Οι βοριούχες ενώσεις χρησιμοποιήθηκαν, ακόμη, ως γεωργικάλιπάσματακαι ως λευκαντικάυπερβορικού νατρίου. Σε μικρότερη (σε ποσότητα) εφαρμογές του, το βόριο είναι σημαντική πρόσμειξη σεημιαγωγούς τύπου P[3], ενώ βοριούχα αντιδραστήρια χρησιμοποιούνται ως ενδιάμεσα γιατη σύνθεση σημαντικών οργανικών χημικών. Λίγα βοριούχα οργανικά φαρμακευτικά χρησιμοποιούνται ή βρίσκονται υπό έρευνα για αντίστοιχους σκοπούς.
Το φυσικό βόριο αποτελείται από δυο (2) σταθερά ισότοπα, από τα οποία τοβόριο-10 (10Β) έχει έναν αριθμό εφαρμογών ως μέσο σύλληψης νετρονίων.
Στηβιολογία, τα βορικά άλατα έχουν χαμηλή τοξικότηταγιαταθηλαστικά, όμοια με εκείνη τουμαγειρικού αλατιού, αλλά είναι πιο τοξικά γιατααρθρόποδακαιγι' αυτό χρησιμοποιήθηκαν ως εντομοκτόνα. Τοβορικό οξύ (H3BO3) είναι ήπιο αντιμικροβιακό και υπάρχει ένα γνωστό οργανικό βοριούχο αντιβιωτικό[4]. Το βόριο είναι απαραίτητο γιατηζωή. Μικρές ποσότητες βοριούχων ενώσεων παίζουν ενισχυτικό ρόλο στακυτταρικά τοιχώματατωνφυτών, και αυτό κάνει το βόριο απαραίτητο γιατα καλλιεργήσιμα εδάφη, ανκαι όταν βρίσκεται σε υψηλές συγκεντρώσειςστοέδαφος γίνεται τοξικό[5]. Πειράματα έδειξαν ότι το βόριο έχει ρόλο υπεριχνοστοιχείουκαισταζώα, αλλά είναι άγνωστη η φυσιολογία τουσε αυτά.
Η λέξη «βόριο» προήρθε από την ονομασία του «βάρακα», λέξη πουμετη σειρά τη σειρά της φαίνεται να προέρχεται από τηνΠερσική λέξη burah[6], που είναι το περσικό όνομα του ορυκτού[7]. Η κατάληξη «-on» στην αγγλόφωνη ονομασία boron προήλθε από αναλογία μετην ονομασία carbonπου χρησιμοποιείται γιατον άνθρακα, στοιχείο που γειτονεύει μετο βόριο στον Περιοδικό Πίνακα.
Το βόριο βρίσκεται κυρίως σε ορυκτά όπου σχηματίζονται κατά την διάρκεια αλλαγής φάσης του νερού και υδροθερμικών μεταβολών των πετρωμάτων. Οι ενώσεις του βορίου ήταν γνωστές από τα αρχαία χρόνια όπου χρησιμοποιούνταν κυρίως γιατη κατασκευή γυάλινων αντικειμένων.
Υαλώματα βόρακα χρησιμοποιούνταν στηνΚίνα από το300, και κάποια κομμάτια ακατέργαστου βόρακα έφθασαν στη Δύση, όπου ο Πέρσης αλχημιστήςJābir ibn Hayyān φαίνεται νατον αναφέρει το700. ΟΜάρκο Πόλο έφερε κάποια υαλώματα βόρακα μαζί τουστηνΙταλία, κατά το13ο αιώνα.
Ακόμη, στη Μεσαιωνική Ιαπωνία χρησιμοποιούνταν σε κράματα χάλυβα γιατην κατασκευή τωνξιφών (όπως τα διάσημα κατάνα) τωνσαμουράι.
Ο Αγκρικόλα, γύρω στο1600, ανέφερε τη χρήση του βόρακα ως έναν ρευστοποιητή στημεταλλουργίαΤο1777 αναγνωρίστηκε τοβορικό οξύ (H3BO3) σε θερμές πηγές κοντά στηΦλωρεντία της Ιταλίας, και έγινε γνωστό ως sal sedativum, με ιατρικές, κυρίως, εφαρμογές. Το σπάνιο αυτό ορυκτό ονομάζονταν σασολίτης, επειδή είχε βρεθεί στο Σάσο της Ιταλίας. Το Σάσο ήταν η κύρια ευρωπαϊκή πηγή γιατο βόρακα από το1827 ως το1872, οπότε Αμερικανικές πηγές την αντικατέστησαν[8][9].
Σποραδικές έρευνες κατά το 18ο αιώνα οδήγησαν τελικά στην απομόνωση ακάθαρτου βορίου (~50%) στα1808 από τους Σερ Χάμφρι Ντέιβι (Sir Humphry Davy), Ζοζέφ Λουί Γκαι-Λυσάκ (Joseph-Louis Gay-Lussac) καιΛουί Ζακ Τενάρ (Louis Jaques Thénard), με αναγωγή βορικού οξέος μενάτριο ή μαγνήσιο. Στη συνέχεια, στα 1892, οΑνρί Μουασάν (Henri Moissan) κατάφερε να παραλάβει δείγματα του στοιχείου με καθαρότητα 95-98%, με αναγωγή οξειδίου του βορίου με μαγνήσιο. Τέλος, στα 1909, ο Αμερικανός χημικός Γουάιντραουμπ (W. Weintraub) ήταν ο πρώτος που παρέλαβε βόριο υψηλής καθαρότητας (>99%).
Οι ενώσεις του βορίου ήταν σχετικά σπάνια χρησιμοποιούμενα χημικά μέχρι τα τέλη της δεκαετίας του1800, οπότε ηFrancis Marion Smith's Pacific Coast Borax Companyγια πρώτη φορά τις έκανε λαοφιλείς, κάνοντάς τες οικονομικά προσιτές, με οικονομία κλίμακος[10].
Το βόριο δεν αναγνωρίστηκε ως χημικό στοιχείο μέχρι που απομονώθηκε από τονΣερ Χάμφρι Ντέιβι[11] (Sir Humphry Davy) και από τους Ζοζέφ Λουί Γκαι-Λυσάκ (Joseph Louis Gay-Lussac) καιΛουί Ζακ Τενάρ (Louis Jacques Thénard)[12]. Συγκεκριμένα, το1808ο Ντέιβι παρατήρησε ότι όταν διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα διαμέσου διαλύματος βορικών παράγεται ένα καφετί ίζημασε ένα από ταηλεκτρόδια. Σε επόμενα πειράματά του χρησιμοποίησε μεταλλικό κάλιο (K) γιατηναναγωγή βορικού οξέος, αντί γιαηλεκτρόλυση. Όταν παρήγαγε αρκετό (στοιχειακό) βόριο, επιβεβαίωσε ότι ήταν ένα νέο (για τότε) χημικό στοιχείο καιτο ονόμασε boracium[11]. ΟιΓκαι-Λυσσάκ και Τενάρ χρησιμοποίησαν μεταλλικό σίδηρο (Fe) και υψηλή θερμοκρασίαγιατην αναγωγή βορικού οξέος. Οξειδώνοντας το παραγόμενο βόριο με ατμοσφαιρικό αέρα έδειξαν ότι το βορικό οξύ είναι ένα προϊόν οξείδωσης του βορίου[12][13]. ΟΓιονς Γιάκομπ Μπερζέλιους (Jöns Jakob Berzelius) ταυτοποίησε το βόριο ως χημικό στοιχείο το1824[14]. Καθαρό βόριο αναμφισβήτητα πρωτοπαράχθηκε από τονΑμερικανό χημικό Εζεκίελ Γουάιντραουμπ (Ezekiel Weintraub) το1909[15][16][17].
Το βόριο δε βρίσκεται ελεύθερο στη φύση. Έτσι, οι βασικές πηγές από τις οποίες μπορούμε νατο παραλάβουμε είναι από ορυκτά, που περιέχουν βόριο ενωμένο με άλλα χημικά στοιχεία, όπως οβόρακας, οκολεμανίτης, οουλεξίτηςκαιοκερνίτης. Οιπιο σημαντικές ποσότητες αυτών των βορικών ορυκτών βρίσκονται σε περιοχές με προηγούμενη ηφαιστειακή δραστηριότητα και φαίνεται ότι σχετίζονται μετα νερά πρώην θερμών πηγών. Το ορυκτό που κρυσταλλώνεται αρχικά σε αυτές τις περιοχές είναι οουλεξίτης {NaCa[B5O6(OH)6]·5H2O}, συνήθως σεμείγμαμε μικρότερες ποσότητες βόρακα {Na2[B4O5(OH)4]·8H2O}. Μετο πέρασμα του χρόνου, η έκθεση των ορυκτών στα καιρικά φαινόμενα έχει ως αποτέλεσμα το ξέπλυμα από τα επιφανειακά νερά καιτην απομάκρυνση τωνπιο διαλυτών συστατικών, αφήνοντας ως υπόλειμμα ένα κοίτασμα του λιγότερο διαλυτού ορυκτού, του κολεμανίτη {Ca[B3O4(OH)3]·H2O}. Ο βόρακας που απομακρύνθηκε πολλές φορές συσσωρεύεται και, αφού υποστεί κάποιες αλλαγές, δημιουργεί κοίτασμα ενός δευτερογενούς, εμπορικά σημαντικού ορυκτού, τουκερνίτη, {Na2[B4O5(OH)4]·2H2O}.
Τα παγκόσμια εμπορικά αποθέματα βορίου εκτιμούνται στους 107 τόννους βορίου[18][19].
ΗΤουρκία, που έχει περίπου το 72% των παγκόσμιων εμπορικών αποθεμάτων βορίου, καιοιΗΠΑ είναι οι μεγαλύτεροι παραγωγοί βορίου παγκοσμίως[20][21][22].
Οουλεξίτης είναι ένα βοριούχο ορυκτό που έχει από τη φύση του ιδιότητες οπτικών ινών.
Οικονομικά σημαντικές πηγές είναι τα κοιτάσματα ρασορίτη (καρνίτης) και τίνκαλ (ορυκτό βόρακα) που βρίσκονται στην Έρημο Μοζάβας στην Καλιφόρνια. Το μεγαλύτερο κοίτασμα βόρακα βρίσκεται στην Κεντρική και Δυτική Μικρά Ασία[23][24][25].
Το χημικά καθαρό στοιχειακό βόριο δεν είναι εύκολο να παραχθεί. Γιατην παραγωγή στοιχειακού βορίου χρησιμοποιούνται πολλές μέθοδοι που διαφέρουν ως προς το βαθμό καθαρότητας που επιτυγχάνουν:
Αναγωγήτου οξειδίου του βορίου από μέταλλα (συνήθως μαγνήσιο) σε υψηλές θερμοκρασίες. Άλλα στοιχεία που έχουν χρησιμοποιηθεί είναι τοLi, Na, K, Be, Ca, Al, Fe. Το προϊόν είναι άμορφο και περιέχει τα αντίστοιχα μεταλλικά βορίδια ως προσμίξεις. Η καθαρότητα του κυμαίνεται από 95-98%.
Αναγωγή αλογονούχων πτητικών αλογονιδίων του βορίου, όπως τοτριχλωριούχο βόριο (BCl3) καιτοτριβρωμιούχο βόριο (BBr3) μεδιυδρογόνο (Η2). Η μέθοδος αυτή, που εφαρμόζεται από το1922, θεωρείται σήμερα από τις αποτελεσματικότερες στην παραγωγή βορίου υψηλής καθαρότητας (>99,9%). Σε θερμοκρασίες κάτω από 1000 °C παράγεται άμορφο βόριο ενώ από 1000-1200 °C κρυσταλλικό μεα- καιβ-ρομβοεδρική διάταξη. Πάνω από 1.200 °C παράγονται κρύσταλλοι με τετραγωνική διάταξη.
Το βόριο στη φύση έχει δύο σταθερά ισότοπα, το βόριο-11 που εμφανίζεται με αναλογία ατόμων 80,1% καιτο βόριο-10 με αναλογία ατόμων 19,9%. Υπάρχουν επίσης άλλα 13 γνωστά ισότοπα του βορίου σε ελάχιστη αναλογία. Από αυτά το ισότοπο μετον μικρότερο χρόνο ημιζωής είναι το βόριο-7 με χρόνο ημιζωής μόλις 3.5×10-22 s. Τα δύο σταθερά ισότοπα του βορίου διαχωρίζονται μεταξύ τους με ελεγχόμενες αντιδράσεις στις οποίες χρησιμοποιούνται οι ενώσεις B(OH)3και B(OH)4.
Το ισότοπο βόριο-10 έχει την ιδιότητα να απορροφά θερμικά νετρόνια σύμφωνα μετηνπιο κάτω πυρηνική αντίδραση:
Τα προϊόντα των αντιδράσεων αυτών είναι λίθιο-9, -γ (φωτόνια) και -α σωματίδια σημαντικής ενέργειας.
Το βόριο-10 εξαιτίας αυτής του της ιδιότητας χρησιμοποιείται γιατον έλεγχο της καλής λειτουργίας των πυρηνικών αντιδραστήρων που λειτουργούν με θερμικά νετρόνια, στα συστήματα επείγουσας σβέσης αυτών των πυρηνικών αντιδραστήρων αλλά και ως θωράκιση για προστασία από πεδία θερμικών νετρονίων, αλλά καιγια ιατρικούς θεραπευτικούς σκοπούς. Το βόριο-10 χρησιμοποιείται στους αντιδραστήρες ως στερεό μετη μορφή βοριοπυριτικών ράβδων ελέγχου ή ως διάλυμα βορικού οξέος. Στους αντιδραστήρες τύπου πεπιεσμένου ύδατος, εισάγεται μετη μορφή βορικού οξέος στο ψυκτικό του αντιδραστήρα όταν ο αντιδραστήρας είναι κλειστός για ανεφοδιασμό. Μετά την έναρξη της λειτουργίας φιλτράρεται σταδιακά προς τα έξω, καθώς το σχάσιμο υλικό που χρησιμοποιείται σταδιακά γίνεται ολοένα και λιγότερο με αποτέλεσμα να χρειάζονται περισσότερα θερμικά νετρόνια γιατη σχάση του. Εκτός από τους πυρηνικούς αντιδραστήρες καιτην τεχνολογία θωράκισης έναντι νετρονίων το εμπλουτισμένο βόριο χρησιμοποιείται καιγια ραδιοθεραπεία με νετρόνια. Σύμφωνα μ' αυτήν την μέθοδο ραδιοθεραπείας μια ένωση που περιέχει βόριο-10 εισάγεται με κατάλληλο τρόπο σε καρκινικούς όγκους οι οποίοι δεν επιδέχονται άλλη προσφορότερη θεραπεία (π.χ. σε εγκεφαλικούς όγκους). Στη συνέχεια ο ασθενής εκτίθεται σε μία δέσμη θερμικών νετρονίων κατάλληλης χαμηλής έντασης η οποία προσβάλλει την περιοχή των όγκων. Η πυρηνική αντίδραση αυτών των νετρονίων με τους πυρήνες του βορίου-10 που παρατέθηκε πιο πάνω παράγει ακτινοβολία α (μικρής εμβέλειας και μεγάλης ενέργειας) που βομβαρδίζει και καταστρέφει τον όγκο.[27][28][29].
Λόγω της ιδιαίτερης χρήσης του βορίου-10 σε πυρηνικούς αντιδραστήρες, σε ρόλο απορροφητή θερμικών νετρονίων, έχουν αναπτυχθεί αρκετά βιομηχανοποιημένες διεργασίες παραγωγής του. Πρόκειται για διεργασίες που διαχωρίζουν κατά το δυνατόν το φυσικό βόριο σε βόριο-10 και βόριο-11. Παρόλο που υπάρχουν και πολλές άλλες μέθοδοι γιατο ίδιο αποτέλεσμα, οι διεργασίες που χρησιμοποιούνται στην πράξη είναι κυρίως δύο: η κλασματική απόσταξη του παραγώγου του βορίου DME-BF3 (διμεθυλαιθεροτριφθοροβόριο) καιη χρωματογραφία στήλης βοριούχων ενώσεων[30]και ονομάζονται διεργασίες «ισοτοπικού εμπλουτισμού βορίου»». Το προϊόν των διεργασιών που περιέχει σχεδόν καθαρό βόριο-10 ονομάζεται «εμπλουτισμένο» βόριο, ενώ το υπόλειμμα περιέχει σχεδόν καθαρό βόριο-11 και ονομάζεται «απεμπλουτισμένο» βόριο.
Αντίθετα από το βόριο-10, το βόριο-11 δεν απορροφά νετρόνια καιγι' αυτό χρησιμοποιείται από τη βιομηχανία ημιαγωγών σε συστήματα που πρέπει να αντέχουν σε προσβολή από ακτινοβολία νετρονίων. Επιπλέον το βόριο-11 έχει προταθεί ως πυρηνικό καύσιμο διότι όταν προσβάλλεται από πρωτόνιο κινητικής ενέργειας περίπου 500 keV παράγει 3 σωματίδια -ακαι 8,7 MeV ενέργειας. Οι περισσότερες άλλες αντίστοιχες πυρηνικές αντιδράσεις παράγουν και ταχέα νετρόνια που είναι καταστρεπτικά, τόσο γιατον ίδιο τον αντιδραστήρα, αλλά και βλαβερά γιατο προσωπικό που τυχόν εκτίθεται σε αυτά. Μετη χρήση του βορίου-11 η κινητική ενέργεια των σωματιδίων -α μπορεί να μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια, ενώ τυχόν άλλες ραδιενεργές ακτινοβολίες παύουν σύντομα όταν κλείσει ο σχετικός αντιδραστήρας.[31].
β-ρομβοεδρικό βόριο (ηπιο σταθερή θερμοδυναμικά αλλομορφή του στοιχείου).
Καιτα δύο σταθερά ισότοπα του βορίου, το βόριο-10 και το βόριο-11 έχουν πυρηνικό σπιν. Το πυρηνικό σπιντου βορίου-10 είναι 3 και αυτό τουβορίου-11 είναι 3/2. Γι' αυτό τα ισότοπα αυτά είναι εντοπίσιμα από τη φασματοσκοπία NMR, και φασματόμετρα που μπορούν να ρυθμιστούν ώστε νατα ανιχνεύουν κυκλοφορούν στο εμπόριο.
Το βόριο έχει παρόμοια μετονάνθρακα ικανότητα αλυσοποίησης, δηλαδή να σχηματίζει σταθερούς ομοιοπολικούς δεσμούςκαι σύνθετες μοριακές δομές. Επίσης, το βόριο χρησιμοποιήθηκε σε θερμοάντοχα κράματα. Ανκαιη αναμενόμενη και συνηθισμένη οξειδωτική του κατάσταση είναι ±3, σχηματίζει, επίσης, ενώσεις καιμε άλλες, όπως π.χ. BΙΙστοτετραφθοριούχο διβόριο (B2F4)[33]. Ακόμη καιτο λεγόμενο άμορφο βόριο, είναι προϊόν αρκετών χημικών αντιδράσεων, έχει δομή κανονικών εικοσιέδρων, που είναι, ωστόσο, τυχαία συνδεδεμένα μεταξύ τους, χωρίς μεγάλης κλίμακας τάξη[34][35]. Το κρυσταλλικό βόριο είναι ένα πολύ σκληρό, μαύρο υλικό, με πολύ υψηλή θερμοκρασία τήξης, πάνω από 2.000°C. Υπάρχει σε τέσσερα (4) κύρια πολύμορφα: ακαι ß ρομβοεδρικές (α-R και ß-R), γκαιβ τετραγωνικές (γ-Τκαι ß-Τ), ενώ υπάρχει επίσης καιηα τετραγωνική (α-Τ), αλλά είναι πολύ δύσκολο να παραχθεί χωρίς σημαντικές προσμείξεις. Ενώ οια, ß και T φάσεις βασίζονται σε εικοσάεδρα μοριακού τύπου B12, γ φάση μπορεί να περιγραφεί ως τύπου ορυκτού άλατος διάταξη εικοσάεδρων και ατομικών ζευγών B2[36]. Μπορεί να παραχθεί με συμπίεση άλλων φάσεων του βορίου υπό πιέσεις 12-20 GPa και θέρμανση σε θερμοκρασίες 1.500–1.800 °C. Παραμένει σταθερή μετά την αποκατάσταση θερμοκρασίας και πίεσης στα φυσιολογικά επίπεδα. Η φάση T γιανα παραχθεί απαιτεί παρόμοιες πιέσεις, αλλά ακόμη υψηλότερες θερμοκρασίες 1.800–2.200 °C. Οι φάσεις ακαι ß συνυπάρχουν σε συνθήκες περιβάλλοντος, μετη φάση ß να είναι σταθερότερη[36][37][38].
Συμπιέζοντας βόριο υπό πιέσεις πάνω από 160 GPa παράγεται μια φάση βορίου με άγνωστη προς το παρόν δομή, αλλά είναι υπεραγώγιμησε θερμοκρασίες 6 - 12 Κ.[39] . Βοροσφερένια, με μόρια παρόμοια με αυτά τωνφουλερενίωνκαι μοριακό τύπο B40, καθώς και βοροφένια, με δομή παρόμοια με αυτήν τουγραφίτη, έχουν περιγραφεί το2014.
Βοριούχες ενώσεις, όπως τοτριχλωριούχο βόριο (BCl3), συμπεριφέρονται σαν ηλεκτρονιόφιλα ή οξέα κατά Lewis. Το βόριο είναι, ακόμη, το αμέταλλο μετην ελάχιστη ηλεκτραρνητικότητα.
κρυσταλλική δομή του εικοσάεδρου είναι ηπιο συνηθισμένη γιατο άτομο του βορίου
Η κρυσταλλική δομή του βορίου είναι από τις πιο περίπλοκες ανάμεσα στα χημικά στοιχεία. Αυτό οφείλεται στην ποικιλία των τρόπων με τους οποίους το άτομο προσπαθεί να λύσει το πρόβλημα του ηλεκτρονιακού ελλείμματος. Συνήθως, τα στοιχεία σε αυτή την κατάσταση ακολουθούν την δομή τωνμεταλλικών δεσμών κάτι όμως πουδεν συμβαίνει μετο βόριο το οποίο προτιμάει τους ομοιοπολικούς δεσμούς, λόγω του μικρού του μεγέθους και της υψηλής ενέργειας ιονισμού.
Η δομή που κυριαρχεί είναι αυτή του εικοσάεδρου Β12, η οποία επίσης παρατηρείται στις δομές πολλών μεταλλικών βοριδίων και βορανίων. Η δομή αυτή αφήνει μεγάλα κενά ανάμεσα στα άτομα, ικανά να φιλοξενήσουν επιπλέον άτομα βορίου ή μετάλλων. Ακόμα καιστην πυκνότερη δομή, τηνα-ρομβοεδρική, το ποσοστό του χώρου που είναι κατειλημμένο είναι μόλις 37% (σε σχέση μετο μέγιστο 74% για σφαίρες). Ηα-ρομβοεδρική περιλαμβάνει κανονικά εικοσάεδρα Β12 τοποθετημένα σεμια ελαφρώς παραμορφωμένη κυβική δομή μέγιστης πυκνότητας. Ηπιο θερμοδυναμικά σταθερή δομή είναι ηβ-ρομβοεδρική, αρκετά πιο περίπλοκη και αποτελούμενη από 105 άτομα βορίου. Τέλος, η πρώτη κρυσταλλική δομή που παρασκευάστηκε (1943) ονομάστηκε α-τετραγωνική βορίου και περιέχει 50 άτομα (4Β12 + 2Β). Στη συνέχεια (1974) όμως ανακαλύφθηκε ότι αυτή η μορφή εμφανίζεται μόνο παρουσία άνθρακα ή αζώτου ως πρόσμιξη, με αποτέλεσμα στην πραγματικότητα να είναι Β50C2 ή Β50Ν2.
Γιατην ποσοτική ανάλυση του περιεχομένου σε βόριο ενός δείγματος, συνήθως από τρόφιμα, χρησιμοποιείται η χρωμομετρική μέθοδος με κουρκουμίνη: Το περιεχόμενο βόριο μετατρέπεται σε βορικό οξύ ή βορικό άλας, οπότε μετην επίδραση της κουρκουμίνης σε όξινο περιβάλλον σχηματίζει ένα κόκκινο χημικό σύμπλοκο, από το οποίο υπολογίζεται η συγκέντρωση του βορίου χρωματομετρικά.
Το βόριο απαντάται στη φύση σε δύο σταθερά ισότοπα, το10Βκαι11Β, σε αναλογία περίπου 20% και 80% αντίστοιχα. Αυτά τα ισότοπα καιη ποικιλία στην αναλογία τους σε σχέση μετο κοίτασμα από το οποίο προέρχονται, εμποδίζει τον προσδιορισμό του ατομικού του βάρους με μεγαλύτερη ακρίβεια (10Β=10,012939 και11Β=11,009305). Παρόμοια προβλήματα στον προσδιορισμό των φυσικών ιδιοτήτων του προκαλούν καιοι πολλές και διαφορετικές φυσικές μορφές με τις οποίες εμφανίζεται αλλά καιτο γεγονός ότι συνήθως περιέχει προσμίξεις ιδιαίτερα δύσκολο να απομακρυνθούν.
Το βόριο σε καθαρή μορφή είναι σκούρο καφέ ή μαύρο στερεό, συνήθως άμορφο (σκόνη) αλλά και κρυσταλλικό. Είναι εξαιρετικά σκληρό καιπυρίμαχο στερεό με υψηλό σημείο τήξεως και σχετικά χαμηλή πυκνότητα. Είναι κακός αγωγός του ηλεκτρισμού υπό κανονικές συνθήκες αλλά μετατρέπεται σε καλό αγωγό σε υψηλές θερμοκρασίες.
Οι χημικές ιδιότητές του βορίου καθορίζονται σε μεγάλο βαθμό από το μικρό (ατομικό) του μέγεθος καιτην υψηλή ενέργεια ιονισμού. Το βόριο, όπως καιοι γείτονές τουστον περιοδικό πίνακα άνθρακαςκαιπυρίτιο, παρουσιάζει μια σημαντική προτίμηση στη δημιουργία κυρίως ομοιοπολικών δεσμών. Σε αντίθεση, όμως, με αυτούς, παρουσιάζει “ηλεκτρονιακό έλλειμμα”, δηλαδή διαθέτει ένα λιγότερο ηλεκτρόνιο σθένους (3), τα οποία συνεισφέρουν στη δημιουργία των ομοιοπολικών δεσμών, από ότι τροχιακά σθένους (s, px, py, pz). Αποτέλεσμα αυτού του γεγονότος είναι να λειτουργεί ως δέκτης ηλεκτρονίων (ηλεκτρονιόφιλο) καιοι διάφορες ενώσεις τουνα συμπεριφέρονται ως οξέα κατά Lewis. Επίσης, η πολύ μικρή ηλεκτραρνητικότητατου (έχει τη μικρότερη τιμή στα αμέταλλα - 2,04) έχει ως αποτέλεσμα να οξειδώνεται πολύ εύκολα. Η τιμή αυτή είναι μικρότερη τόσο από την τιμή τόσο του υδρογόνου (2,1) όσο και από του άνθρακα (2,5) με αποτέλεσμα ο δεσμός Β-Ηνα έχει αντίθετη πολικότητα από αυτή του C-H, γεγονός αρκετά σημαντικό στις αντιδράσεις υδροβοριώσεως.
Το στοιχειακό βόριο είναι σπάνιο και φτωχά μελετημένο, επειδή το υλικό αυτό είναι εξαιρετικά δύσκολο να παραχθεί σε χημικά καθαρή μορφή. Οι περισσότερες μελέτες πάνω στο βόριο περιλαμβάνουν δείγματα βορίου που περιείχαν μικρές ποσότητες άνθρακα. Χημικά, το βόριο παρουσιάζει περισσότερες ομοιότητες μετοπυρίτιο, παρά μετοαργίλιο, Το κρυσταλλικό βόριο είναι χημικά αδρανές και αντιστέκεται στην προσβολή από βραστό υδροφθορικό (HF) ή υδροχλωρικό οξύ (HCl). Όταν τελικά διασπαστεί, μπορεί να προσβληθεί, με αργό ρυθμό, από θερμό υπεροξείδιο του υδρογόνου (H2O2), από θερμό και πυκνό νιτρικό οξύ (HNO3), από θερμό θειικό οξύ (H2SO4), σκέτο ή σεμείγμακαιμεχρωμικό οξύ (HCrO3)[16].
Ο ρυθμός της οξείδωσης και (γενικότερα) η χημική δραστικότητα του βορίου εξαρτάται από την κρυσταλλικότητα της αλλομορφής που βρίσκεται, το (μέσο) μέγεθος των σωματίων καιτην καθαρότητα του εξεταζόμενου δείγματος, καθώς και από τη θερμοκρασία. Έτσι, σε θερμοκρασία δωματίου (20°C) αντιδρά μετοφθόριοκαι προσβάλλεται επιφανειακά από το (χημικά καθαρό) οξυγόνο, αλλά όχι με αυτό στονατμοσφαιρικό αέρα. Σε υψηλότερες θερμοκρασίες, το βόριο αντιδρά μετο ατμοσφαιρικό οξυγόνο, σχηματίζοντας τριοξείδιο του βορίου (Β2Ο3)[44]:
Το τριχλωριούχο βόριο (BCl3), όμως, συνήθως παράγεται μέσω του τριοξειδίου του βορίου[44]:
Επίσης, το βόριο αντιδρά ταχύτατα σχεδόν με όλα τα μέταλλα με εξαίρεση τα βαρύτερα στοιχεία των ομάδων 11 – 15 του περιοδικού πίνακα.
Από τις ενώσεις που σχηματίζει μπορούμε να ξεχωρίσουμε κάποιες χαρακτηριστικές ομάδες με βάση το είδος των δεσμών:
Ταβορίδια των μετάλλων, τα οποία μπορεί να κυμαίνονται από Μ5Β μέχρι ΜΒ66. Τα πλούσια σε μέταλλα βορίδια είναι εξαιρετικά σκληρά, χημικώς αδρανή, μη-πτητικά και πυρίμαχα υλικά. Έχουν σημείο τήξεως και ηλεκτρική αγωγιμότητα συχνά πολύ υψηλότερη από τα “πατρικά” μέταλλα. Έτσι, τα διβορίδια τουZr, Hf, NbκαιTa έχουν σημείο τήξεως πάνω από 3000 °C ενώ το TiB2 (σ.τ. = 2980 °C) έχει αγωγιμότητα πέντε φορές μεγαλύτερη από αυτή τουTi.
Ταβοράνια ή υδρίδια του βορίου, μια σειρά πτητικών ενώσεων μετο υδρογόνο, με γενικό τύπο BnHn+4 ή BnHn+8. Τοδιβοράνιο(6), Β2Η6, είναι το απλούστερο (σταθερό) και παρασκευάζεται μέ την παρακάτω αντίδραση:
6LiH + 8BF3 → 6LiBF4 + B2H6
Στην ένωση αυτή τα άτομα του βορίου και 4 από τα 6 άτομα υδρογόνου βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο. Τα υπόλοιπα δύο άτομα υδρογόνου καταλαμβάνουν θέσεις με μορφή γέφυρας μεταξύ των δύο ατόμων του βορίου καιο δεσμός τους καθορίζεται ως δεσμός τριών κέντρων με ένα ζεύγος ηλεκτρονίων. Οι δεσμοί του τύπου αυτού ονομάζονται και δεσμοί “ηλεκτρονιακού ελλείμματος”.
Μοντέλο με σφαίρες και μπάρες του τετραβορικού ανιόντος {[B4O5(OH)4]2−}, όπως υπάρχει στον κρυσταλλικό βόρακα {Na2[B4O5(OH)4]·8H2O}. Τα άτομα βορίου είναι ροζ, τα άτομα γεφυρών οξυγόνου είναι κόκκινα, καιτα άτομα υδρογόνου των υδροξυλίων είναι λευκά. Σημειώστε ότι δυο άτομα βορίου είναι συνδεδεμένα τριγωνικά, με υβριδισμό sp², χωρίς τυπικό φορτίο, ενώ τα άλλα δύο άτομα βορίου είναι συνδεδεμένα τετραεδρικά, με υβριδισμό sp³, με τυπικό φορτίο -1. Η βαθμίδα οξείδωσης όλων των ατόμων βορίου είναι +3. Αυτό το μείγμα των αριθμών συναρμογής των ατόμων βορίου καιτα τυπικά φορτία είναι χαρακτηριστικά σε φυσικά ορυκτά του βορίου.Το μόριο του διβορανίου στο χώρο
Τααλογονίδιατου βορίου, από τα οποία τα τριαλογονίδια είναι ταπιο σταθερά, μπορούν να θεωρηθούν ως τα πρώτα μέλη της ομόλογης σειράς BnXn+2. Τα τριαλογονίδια είναι πτητικές και πολύ δραστικές ενώσεις, από τις οποίες τα BF3και BCl3 είναι αέρια, το BBr3 είναι πτητικό υγρό καιτο BI3 είναι στερεό. Καιοι 4 ενώσεις είναι επίπεδες με γωνίες 120° μεταξύ των δεσμών.
Ταοξείδια του βορίουκαι άλλες ενώσεις τουμετο οξυγόνο, μετο οποίο βρίσκεται συνήθως ενωμένο στη φύση. Σημαντικότερος εκπρόσωπος αυτής της ομάδας είναι το οξείδιο του βορίου, Β2Ο3, το οποίο χρησιμοποιείται κυρίως γιατην κατασκευή πυρίμαχων υάλινων αντικειμένων (Pyrex).
Οι ενώσεις Β–Νοι οποίες έχουν ιδιαίτερη σημασία λόγω της ομοιότητάς τους με τις ενώσεις C-C. Τα τρία αυτά άτομα μοιάζουν τόσο από άποψη μεγέθους όσο και από άποψη ηλεκτραρνητικότητας μετον άνθρακα να βρίσκεται ανάμεσα στα άλλα δύο. Μία πολύ ενδιαφέρουσα ένωση είναι το νιτρίδιο του βορίου, ΒΝ, το οποίο σχηματίζεται σαν ένα λευκό κρυσταλλικό στερεό από την αντίδραση του αζώτου μετο βόριο με θέρμανση. Είναι ένα μεγαλομόριο με δομή τύπου γραφίτη, όπου τα άτομα του βορίου καιτου αζώτου εναλλάσσονται στους δακτυλίους δίνοντας τη δομή:
Το Νιτρίδιο του βορίου
Ένα άλλο απλό δακτυλικό σύστημα του βορίου καιτου αζώτου είναι τοβοραζόλιο, Β3Ν3Η6, το ανόργανο βενζόλιο:
Στις πιο συνηθισμένες του ενώσεις, το βόριο βρίσκεται στην τυπική βαθμίδα οξείδωσης +3. Οι ενώσεις αυτές συμπεριλαμβάνουν οξείδια, σουλφίδια, νιτρίδια και αλογονίδια[44].
Τα μόρια στα τριαλογονίδια του βορίου υιοθετούν μια επίπεδη τριγωνική μοριακή δομή. Αυτές οι ενώσεις (δηλαδή τα τριαλογονίδια του βορίου) είναι οξέα κατά Λιούις και σχηματίζουν τάχιστα σύμπλοκα με δότες ηλεκτρονιακών ζευγών, που ονομάζονται βάσεις κατά Λιούις. Για παράδειγμα, το ανιόν φθορίου (F-) καιτο τριφθοριούχο βόριο (BF3) συνδυάζονται δίνοντας τετραφθοροβοριούχο ανιόν ([BF4]-). Το τριφθοριούχο βόριο χρησιμοποιείται στηνπετροχημική βιομηχανία ως καταλύτης. Τα τριαλογονίδια του βορίου αντιδρούν μετο νερό (δηλαδή υδρολύονται), σχηματίζοντας βορικό οξύ (H3BO3)[44].
Το βόριο βρίσκεται στη φύση της Γης μόνο μετη μορφή διαφόρων οξειδίων του BIII, συχνά συνδεδεμένο καιμε άλλα χημικά στοιχεία. Συγκεκριμένα, υπάρχουν περισσότερα από 100 βορικά ορυκτά, που όλα τους περιέχουν το βόριο στην οξειδωτική βαθμίδα +3. Αυτά τα ορυκτά μοιάζουν, κατά κάποιον τρόπο, μετα πυριτικά ορυκτά, παρόλο πουτο βόριο δεν βρίσκεται μόνο σε τετραεδρικό συναρμογή μετο οξυγόνο, αλλά επίσης καισε επίπεδη τριγωνική διαμόρφωση. Αντίθετα μετα πυριτικά, τα ορυκτά του βορίου ποτέ δεν περιέχουν βόριο με αριθμό συναρμογής μεγαλύτερο από 4. Ένα τυπικό μοτίβο αποτελούν, για παράδειγμα, τα τετραβορικά ανιόντα του κοινού ορυκτού βόρακα, Το τυπικό αρνητικό φορτίο των τετραεδρικών βορικών εξισορροπείται από μεταλλικά κατιόντα στα ορυκτά αυτά, όπως τα κατιόντα νατρίου (Na+) στο βόρακα[44].
Ταβοράνια είναι (τυπικά) χημικές ενώσεις του βορίου καιτου υδρογόνου, με γενικό τύπο BxHy[45]. Αυτές οι ενώσεις δεν υπάρχουν στη φύση. Πολλά βοράνια οξειδώνονται τάχιστα αν έρθουν σε επαφή μετον ατμοσφαιρικό αέρα, μερικά από αυτά, μάλιστα, οξειδώνονται βίαια. Το «μητρικό» βοράνιο (BH3) είναι γνωστό μόνο στην αέρια κατάσταση, γιατί διμερίζεται σχηματίζοντας διβοράνιο(6) (B2H6). Τα μεγαλύτερα βοράνια αποτελούνται από πολυεδρικές υπομονάδες, κάποια από τα οποία υπάρχουν σεισομερή. Για παράδειγμα, τοεικοσιβοράνιο(26) (B20H26) βασίζεται στη συμπύκνωση δύο 10ατομικές υπομονάδες.
Ταπιο σημαντικά βοράνια είναι το διβοράνιο(6) καιδυο παράγωγα της πυρόλυσής του, τοπενταβοράνιο(9) (B5H9) καιτοδεκαβοράνιο(14) (B10H14). Είναι γνωστός ένας μεγάλος αριθμός ανιονικών βοριοϋδριδίων, όπως για παράδειγμα το [B12H12]2-.
Ο υπολογισμός των τυπικών αριθμών οξείδωσηςστα βοράνια είναι θετικός γιατο βόριο και βασίζεται στην υπόθεση ότι ο αντίστοιχος γιατο υδρογόνο είναι -1, όπως συμβαίνει στα μεταλλικά υδρίδια. Ο μέσος αριθμός οξείδωσης των ατόμων βορίου αποτελεί απλά την αναλογία ατόμων υδρογόνου και βορίου στο μόριο του κάθε βοράνιου. Για παράδειγμα, στο διβοράνιο(6) (B2H6) το βόριο έχει αριθμό οξείδωσης +3, αλλά στο δεκαβοράνιο(14) το βόριο έχει αριθμό οξείδωσης +1,4. Σε αυτές τις ενώσεις ο αριθμός οξείδωσης του βορίου είναι συχνά μη ακέραιος αριθμός.
Το βόριο αποτελεί ιχνοστοιχείογιαταφυτά. Το χρησιμοποιούν κυρίως στη διατήρηση της ακεραιότητας των κυτταρικών τους τοιχωμάτων. Ωστόσο, οι υψηλές συγκεντρώσεις του (>1 ppm), έχουν αρνητικές επιπτώσεις στην ανάπτυξή τους. Σε ορισμένα, μάλιστα, βοριοευαίσθητα φυτά τα αρνητικά συμπτώματα αρχίζουν από τα 0,8 ppm βορίου, ενώ σε συγκεντρώσεις πάνω από 1,8 ppm αρχίζουν σαφώς τοξικές επιδράσεις. Ελάχιστα φυτά λειτουργούν καλά σε επίπεδα πάνω από 2 ppm, ενώ τα βοριοευαίσθητα σπανίως επιβιώνουν. Γενικά, όπως οι περισσότερες τοξίνες, το βόριο λειτουργεί αθροιστικά και ελάχιστα φυτά επιβιώνουν όταν η συγκέντρωση βορίου στους ιστούς τους υπερβεί τα 200 ppm.
Το βόριο λειτουργεί ως ιχνοστοιχείο καισε ορισμένα θηλαστικά, όντας απαραίτητο σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις, κυρίως γιατην καλή κατάσταση στο τρίχωμά τους. Δεν έχει παρατηρηθεί ανάλογη επίδραση στους ανθρώπους. Γενικά, ο φυσιολογικός ρόλος του βορίου σταζώα είναι, προς το παρόν, ελάχιστα κατανοητός[48].
Το βόριο περιέχεται κυρίως σε φυτικής προέλευσης τροφές. Από το1989 έγινε δεκτή η διατροφική του αξία. Πιστεύεται ότι έχει διάφορους βιοχημικούς ρόλους στα ζώα καιστον άνθρωπο[49]. Στις ΗΠΑτο Υπουργείο Αγροτικής Ανάπτυξης διεξήγαγε σχετικά πειράματα, κατά τα οποία χορήγησε 3 mg βορίου την ημέρα σε γυναίκες με εμμηνόπαυση. Τα πειράματα έδειξαν ότι το επιπλέον βόριο ελάττωσε την απώλεια οστικού ασβεστίου κατά 44% και ενεργοποίησε τα οιστρογόνα καιτη βιταμίνη D. Πάντως, αυτά τα ευρήματα δεν θεωρήθηκαν επαρκώς τεκμηριωμένα.
Το Εθνικό Ίδρυμα Υγείας τωνΗΠΑ ανακοίνωσε σχετική οδηγία: «Η προτεινόμενη ημερήσια πρόσληψη βορίου στην ανθρώπινη δίαιτα είναι 2,1-4,3 mg βορίου ανά kg σωματικού βάρους»[50].
Το άμορφο βόριο χρησιμοποιείται στην κατασκευή υλικών για πυροτεχνήματα εξαιτίας της χαρακτηριστικής πράσινης-γαλάζιας φλόγας που δίνει. Επίσης, οι ίνες βορίου είναι μεγάλης αντοχής και μικρού σχετικά βάρους και χρησιμοποιούνται ως συστατικό σύνθετων ελαφρών δομικών υλικών με εφαρμογή στηναεροναυπηγική.
Οι σημαντικότερες όμως χρήσεις του αφορούν τις διάφορες ενώσεις του βορίου. Αυτές χρησιμοποιούνται γιατην κατασκευή: πυρίμαχων γυαλιών (Pyrex), γυάλινων ινών, απορρυπαντικών, σαπουνιών, καλλυντικών, συνθετικών φυτοφαρμάκων, εντομοκτόνων και λιπασμάτων. Τέλος παλαιότερα παρασκευαζόταν από τον βόρακα τουπερβορικό νάτριοπου χρησιμοποιούνταν ευρέως ως λευκαντικό στα απορρυπαντικά, ενώ τοβορικό οξύ ως συντηρητικό τροφίμων και κυρίως στα ψάρια.
Υάλινα αντικείμενα (δύο ποτήρια ζέσεως και ένας δοκιμαστικός σωλήνας) από βοριοπυριτικό γυαλί
Σχεδόν όλο το βόριο που παράγεται από τηΓη μετατρέπεται σεβορικό οξύκαιβορικό νάτριο. Στις ΗΠΑτο 70% του βορίου χρησιμοποιείται γιατην παραγωγή γυαλιού και κεραμικών. Το βοριοπυριτικό γυαλί (Pyrex) έχει μικρό συντελεστή θερμικής διαστολής καιγι' αυτό μεγάλη αντοχή στη θέρμανση.
Εκτιμάται ότι η παγκόσμια κατανάλωση βορίου έφτασε το επίπεδο των 1,8 ΜΤ B2O3το2005, ακολουθώντας μια περίοδο έντονης αύξησης της ζήτησής του από τηνΑσία, τηνΕυρώπηκαιτηνΝότια Αμερική. Το επίπεδο εξόρυξης και επεξεργασίας του θεωρούνταν επαρκές γιανα καλύψει την αναμενόμενη ζήτηση της επόμενης δεκαετίας. Η μορφή μετην οποία το βόριο καταναλώνεται έχει αλλάξει τα τελευταία χρόνια. Η χρήση ορυκτών όπως ο καλαμίτης έχει φθίνουσα πορεία καιτο ενδιαφέρον γι' αυτόν στρέφεται ολοένα περισσότερο στοαν περιέχει αρσενικό. Οι καταναλωτές του βορίου έστρεψαν το ενδιαφέρον τους στη χρήση βοριούχων υλικών μεπιο καθαρή περιεκτικότητα. Το μέσο κόστος παραγωγής του κρυσταλλικού βορίου είναι 5 $/g[51].
Η αυξανόμενη ζήτηση βορικού οξέος οδήγησε μεγάλο αριθμό παραγωγών να επενδύσουν σε επιπλέον παραγωγικότητα. ΣτηνΤουρκίαη παραγωγή αυξήθηκε κατά 100 kT ετησίως σε βορικό οξύ το2003. Στις ΗΠΑ, αντίστοιχα, η παραγωγή αυξήθηκε από 260 kT ετησίως τo 2003, στους 310 kT το2005και στους 366 kT το2006.
ΟιΚινέζοι παραγωγοί βορίου δεν είχαν προβλέψει την απότομη αύξηση στη ζήτηση υψηλής ποιότητας βορικών. Αυτό τους οδήγησε σε αυξανόμενες εισαγωγές τετραβορικού δινατρίου μεταξύ 2000και2005, καθώς και βορικού οξέος κατά περίπου 28% ετησίως κατά την ίδια περίοδο.
Η παγκόσμια αύξηση της ζήτησης σε βόριο οδήγησε μεταξύ άλλων στην ανάπτυξη της επεξεργασίας βοριοπυριτικών ενώσεων.
Η μέση αύξηση της παγκόσμιας ζήτησης βορίου εκτιμάται ότι είναι της τάξης του 3,4% το χρόνο, φθάνοντας τους 21 MT μέχρι το2010. Η μεγαλύτερη αύξηση αναμένεται στηνΑσία, περίπου 5,7% το χρόνο[52].
Το χημικό στοιχείο βόριο είναι μη-τοξικό ενώ καιοιπιο συνηθισμένες ενώσεις του έχουν χαμηλή τοξικότητα. Το ημερήσιο ανεκτό όριο πρόσληψης γιατο βόριο έχει οριστεί στα 0,4 mg/kg σωματικού βάρους ενώ υπολογίζεται ότι η μέση ημερήσια πρόσληψη βορίου κυμαίνεται από 1,5-1,9 mg την ημέρα, πολύ χαμηλότερα από το παραπάνω όριο. Η κύρια πηγή πρόσληψης είναι μέσω της διατροφής (1,2 mg την ημέρα) και ιδιαίτερα από τα φρούτα, λαχανικά, όσπρια και καρύδια. Αντίθετα, τα γαλακτοκομικά, τα ψάρια, το κρέας καιτα δημητριακά περιέχουν πολύ λίγο βόριο.
Γιατα φυτά, το βόριο είναι βασικό θρεπτικό συστατικό σε μικρές ποσότητες, μετην βέλτιστη ποσότητα να διαφέρει σε κάθε φυτό. Παίζει σημαντικό ρόλο στα κύτταρα των φυτών και συγκεκριμένα στην κυτταρική διαίρεση, στο μεταβολισμό καιστην κυτταρική μεμβράνη. Συνήθως υπάρχει μια στενή περιοχή βέλτιστης συγκέντρωσης βορίου στα φυτά. Κάτω από αυτήν παρουσιάζονται συμπτώματα έλλειψης του στοιχείου αυτού και πάνω από αυτή γίνεται τοξικό.
Τέλος, το όριο συγκέντρωσης του βορίου στα νερά, πάνω από το οποίο γίνεται επικίνδυνο, έχει οριστεί στο 1 mg/l νερού μετα επίπεδα στο περιβάλλον να είναι γενικά κάτω από αυτό το όριο. Χαρακτηριστική μέση τιμή γιατηνΕυρώπη είναι τα 0,6 mg/l.
↑"borax". Oxford English Dictionary (3rd ed.). Oxford University Press. September 2005.
↑Garrett, Donald E. (1998). Borates: handbook of deposits, processing, properties, and use. Academic Press. pp. 102; 385–386. ISBN 0-12-276060-3.
↑Calvert, J. B. "Boron". University of Denver. Retrieved 2009-05-05.
↑Hildebrand, G. H. (1982) "Borax Pioneer: Francis Marion Smith." San Diego: Howell-North Books. p. 267 ISBN 0-8310-7148-6
↑ 11,011,1Davy Η (1809). "An account of some new analytical researches on the nature of certain bodies, particularly the alkalies, phosphorus, sulphur, carbonaceous matter, and the acids hitherto undecomposed: with some general observations on chemical theory". Philosophical Transactions of the Royal Society of London99: 33–104.
↑ 12,012,1Gay Lussac, J.L. and Thenard, L.J. (1808). "Sur la décomposition et la recomposition de l'acide boracique". Annales de chimie68: 169–174.
↑Weeks, Mary Elvira (1933). "XII. Other Elements Isolated with the Aid of Potassium and Sodium: Beryllium, Boron, Silicon and Aluminum". The Discovery of the Elements. Easton, PA: Journal of Chemical Education. p. 156. ISBN 0-7661-3872-0.
↑Berzelius produced boron by reducing a borofluoride salt; specifically, by heating potassium borofluoride with potassium metal. See: Berzelius, J. (1824) "Undersökning af flusspatssyran och dess märkvärdigaste föreningar" (Part 2) (Investigation of hydrofluoric acid and of its most noteworthy compounds), Kongliga Vetenskaps-Academiens Handlingar (Proceedings of the Royal Science Academy), vol. 12, pp. 46–98; see especially pp. 88ff. Reprinted in German as: Berzelius, J. J. (1824) "Untersuchungen über die Flußspathsäure und deren merkwürdigste Verbindungen", Poggendorff's Annalen der Physik und Chemie, vol. 78, pages 113–150.
↑Weintraub, Ezekiel (1910). "Preparation and properties of pure boron". Transactions of the American Electrochemical Society16: 165–184.
↑ 16,016,1Laubengayer, A. W.; Hurd, D. T.; Newkirk, A. E.; Hoard, J. L. (1943). "Boron. I. Preparation and Properties of Pure Crystalline Boron". Journal of the American Chemical Society65 (10): 1924–1931. doi:10.1021/ja01250a036.
↑Borchert, W.; Dietz, W.; Koelker, H. (1970). "Crystal Growth of Beta–Rhombohedrical Boron". Zeitschrift für Angewandte Physik29: 277. OSTI 4098583.
↑Argust, Peter (1998). «Distribution of boron in the environment». Biological Trace Element Research66 (1-3): 131–143. doi:10.1007/BF02783133.
↑G. Zbayolu, K. Poslu (1992). «Mining and Processing of Borates in Turkey». Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review9 (1–4): 245–254. doi:10.1080/08827509208952709.
↑Kar, Y.; et al. (2006). «Boron Minerals in Turkey, Their Application Areas and Importance for the Country's Economy». Minerals & Energy - Raw Materials Report20 (3-4): 2–10. doi:10.1080/14041040500504293.
↑Berger, L. I. (1996). Semiconductor materials. CRC Press. pp. 37–43. ISBN 0-8493-8912-7.
↑Barth, Rolf F. (2003). «A Critical Assessment of Boron Neutron Capture Therapy: An Overview». Journal of Neuro-Oncology62 (1): 1–5. doi:10.1023/A:1023262817500.
↑Coderre1, Jeffrey A.; Morris, Gerard M. (1999). «The Radiation Biology of Boron Neutron Capture Therapy». Radiation Research151 (1): 1–18. doi:10.2307/3579742.
↑Delaplane, R.G.; Dahlborg, U; Graneli, B; Fischer, P; Lundstrom, T (1988). "A neutron diffraction study of amorphous boron". Journal of Non-Crystalline Solids104 (2–3): 249. Bibcode:1988JNCS..104..249D. doi:10.1016/0022-3093(88)90395-X.
↑R.G. Delaplane; Dahlborg, U; Howells, W; Lundstrom, T (1988). "A neutron diffraction study of amorphous boron using a pulsed source". Journal of Non-Crystalline Solids106: 66. Bibcode:1988JNCS..106...66D. doi:10.1016/0022-3093(88)90229-3.
↑ 36,036,1Oganov, A.R.; Chen J.; Gatti C.; Ma Y.-M.; Yu T.; Liu Z.; Glass C.W.; Ma Y.-Z.; Kurakevych O.O.; Solozhenko V.L. (2009). "Ionic high-pressure form of elemental boron". Nature457 (7231): 863–867. arXiv:0911.3192. Bibcode:2009Natur.457..863O. doi:10.1038/nature07736. PMID 19182772.
↑van Setten M.J.; Uijttewaal M.A.; de Wijs G.A.; de Groot R.A. (2007). "Thermodynamic stability of boron: The role of defects and zero point motion". J. Am. Chem. Soc.129 (9): 2458–2465. doi:10.1021/ja0631246. PMID 17295480.
↑Widom M.; Mihalkovic M. (2008). "Symmetry-broken crystal structure of elemental boron at low temperature". Phys. Rev. B77 (6): 064113. arXiv:0712.0530. Bibcode:2008PhRvB..77f4113W. doi:10.1103/PhysRevB.77.064113.
↑Eremets, M. I.; Struzhkin, VV; Mao, H; Hemley, RJ (2001). "Superconductivity in Boron". Science293 (5528): 272–4. Bibcode:2001Sci...293..272E. doi:10.1126/science.1062286. PMID 11452118.
↑J. L. Hoard, D. B. Sullenger, C. H. L. Kennard, R. E. Hughes (1970). «The structure analysis of β-rhombohedral boron». J. Solid State Chem.1: 268-277. doi:10.1016/0022-4596(70)90022-8.
↑Solozhenko, V. L.; Kurakevych O. O.; Oganov A. R. (2008). «On the hardness of a new boron phase, orthorhombic γ-B28». Journal of Superhard Materials30: 428–429. doi:10.3103/S1063457608060117.
↑R. J. Nelmes et al. (1993). «Neutron- and x-ray-diffraction measurements of the bulk modulus of boron». Phys. Rev. B47: 7668. doi:10.1103/PhysRevB.47.7668.
↑ed. O. Madelung (1983). Landolt-Bornstein, New Series. 17e. Springer-Verlag, Berlin.CS1 maint: Extra text: authors list (link)
↑ 44,044,144,244,344,4Holleman, Arnold F.; Wiberg, Egon; Wiberg, Nils (1985). "Bor". Lehrbuch der Anorganischen Chemie (in German) (91–100 ed.). Walter de Gruyter. pp. 814–864. ISBN 3-11-007511-3.
↑Σημείωση: Ο τύπος ισχύει γιαταμη υποκατεστημένα βοράνια. Ο γενικότερος τύπος είναι BxRy, όπου τα όχι υποχρεωτικά ίδια R μπορεί να είναι υδρογόνο, αλογόνα και διάφορες ανόργανες ή και οργανικές μονοσθενείς ρίζες. Ένας αριθμός R μπορεί να εκπροσωπούν δισθενείς ή τρισθενείς ομάδες, καθώς υπάρχουν και (ετερο)κυκλικά βοράνια. Οι παρακάτω αναφορές ισχύουν γιαταμη υποκατεστημένα βοράνια.
↑R. Hütter, W. Keller-Schien, F. Knüsel, V. Prelog , G. C. Rodgers jr., P. Suter, G. Vogel, W. Voser, H. Zähner (1967). «Stoffwechselprodukte von Mikroorganismen. 57. Mitteilung. Boromycin». Helvetica Chimica Acta50: 1533–1539. doi:10.1002/hlca.19670500612.
↑J. D. Dunitz, D. M. Hawley, D. Miklo, D. N. J. White, Yu. Berlin, R. Marui, V. Prelog (1971). «Structure of boromycin». Helvetica Chimica Acta54: 1709–1713. doi:10.1002/hlca.19710540624.
↑«Boron». PDRhealth. Ανακτήθηκε στις 18 Σεπτεμβρίου 2008.
↑Zook EG and Lehman J. (1965). «Total boron». J. Assoc. Off Agric. Chem48: 850.
↑«Boron Properties». Rare-Earth Magnets. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 26 Σεπτεμβρίου 2018. Ανακτήθηκε στις 18 Σεπτεμβρίου 2008. Source: Los Alamos National Laboratory
