Бор (лат. Borum), В, хімічний елемент III групи періодичної системи Менделєєва, атомний номер 5, атомна маса 10,811; кристали сірувато-чорного кольору (дуже чистий Би. безбарвний). Природний Би. складається з двох стабільних ізотопів: 10 B (19%) і 11 B (81%). Раніше інших відоме з'єднання Б. — бура — згадується у вигадуваннях алхіміків під арабським назвою «бурак» і латинським Borax, звідки і сталося найменування «бор». Вільний Би. (нечистий) вперше отримали французькі хіміки Ж. Гей-Люссак і Л. Тенар в 1808 нагріванням борного ангідриду B 2 O 3 з металевим калієм. Загальний вміст Би. у земній корі 3•10 -4 % по масі. У природі Б. у вільному стані не виявлений. Багато з'єднань Би. широко поширені, особливо в невеликих концентраціях. У вигляді боросилікатів борату, бороалюмосилікатов, а також як ізоморфна домішка в інших мінералах Би. входить до складу багатьох вивержених і осадових порід. З'єднання Б. знайдені в нафтових водах, морській воді, соляних озерах, гарячих джерелах, у вулканічних і сопкових грязях, в багатьох грунтах. Про головні природні з'єднання Б., службовців для його промислового здобуття, див.(дивися) в ст. Борат природний .
Фізичні і хімічні властивості. Відомо декілька кристалічних модифікацій Б. Для два з них рентгеноструктурним аналізом удалося повністю визначити кристалічну структуру, яка в обох випадках виявилася вельми складною. Атоми Б. утворюють в цих структурах тривимірний каркас подібно до атомів вуглецю в алмазі. Цим пояснюється висока твердість Б. Однако будова каркаса в структурах Би. набагато складніше, ніж в алмазі. Основною структурною одиницею в кристалах Би. служать двадцятигранники (ікосаедри), у вершинах кожного з яких знаходяться 12 атомів Би. ( мал. , а). Ікосаедри з'єднуються між собою як безпосередньо ( мал. , би), так і за допомогою проміжних атомів Би., що не входять до складу якого-небудь ікосаедра ( мал. , в). При такій будові виявляється, що атоми Б. у кристалах мають різні координаційні числа: 4, 5, 6 і 5 + 2 (5 ближніх «сусідів» і 2 дальших). Т. до. на зовнішній оболонці атома Б. знаходяться всього 3 електрони (електронна конфігурація 2s 2 2p), на кожну присутню в кристалічному Б. зв'язок доводиться істотно менше за два електрони. Відповідно до сучасних вистав, в кристалах Би. здійснюється особливий тип ковалентного зв'язку — багатоцентровий зв'язок з дефіцитом електронів. У з'єднаннях іонного типа Б. 3-валентний. Так званий «аморфний» Би., отримуваний при відновленні B 2 O 3 металевим натрієм або калієм, має щільність 1,73 г/см 3 . Чистий кристалічний Би. має щільність 2,3 г/см 3 , температуру плавлення 2075 °С, температуру кипіння 3860 °С; твердість Би. за мінералогічною шкалою 9, мікротвердість 34 Гн/м 2 (3400 кгс/мм 2 ) . Кристалічний Би. — напівпровідник. У звичайних умовах він проводить електричний струм погано. При нагріванні до 800°С електрична провідність Би. збільшується на декілька порядків, причому знак провідності міняється (електронна — при низьких температурах, діркова — при високих) (див. Напівпровідникові матеріали ).
Хімічно Б. за звичайних умов досить інертний (взаємодіє активно лише з фтором), причому кристалічний Би. менш активний, чим аморфний. З підвищенням температури активність Би. зростає і він з'єднується з киснем, сіркою, галогенами. При нагріванні на повітрі до 700 °С Би. горить червонуватим полум'ям, утворюючи борний ангідрид B 2 O 3 — безбарвну скловидну масу. При нагріванні вище 900 °С Би. з азотом утворює бору нітрид BN, при нагріванні з вугіллям — бору карбід B 4 C, з металами — борид . З воднем Би. помітно не реагує; його гідриди (бороводороди ) отримують непрямим дорогою. При температурі червоного каління Б. взаємодіє з водяною парою: 2b + 3Н 2 Про = B 2 O 3 + 3h 2 . У кислотах Би. при звичайній температурі не розчиняється, окрім концентрованої азотної кислоти, яка окислює його до борної кислоти H 3 Bo 3 . Повільно розчиняється в концентрованих розчинах лугів з утворенням борату.
У фториді Bf 3 і інших галогенідах Би. пов'язаний з галогенами трьома ковалентними зв'язками. Оскільки для завершення стійкої 8-електронної оболонки атому Б. у галогеніді Bx 3 бракує пара електронів, молекула галогенідів, особливо Bfз, приєднують молекули інших речовин, що мають вільні електронні пари, наприклад аміаку
В таких комплексних з'єднаннях атом Би. оточений чотирма атомами (або групами атомів), що відповідає характерному для Б. у його з'єднаннях координаційному числу 4. Важливі комплексні з'єднання Б. — борогідриди, наприклад Na [Bh 4 ], і фтороборная, або борофтористоводнева, кислота H [Bf 4 ], що утворюється з Bf 3 і HF; більшість солей цієї кислоти (фтороборатів) растворіми у воді (за винятком солей До, Rb, Cs). Загальна особливість самого Б. і його з'єднань — їх схожість з кремнієм і його з'єднаннями. Так, борна кислота, подібно до кремнієвої, володіє слабкими кислотними властивостями і розчиняється в HF з утворенням газоподібного Bf 3 (кремнієва дає Sif 4 ). Бороводороди нагадують кремневодні, а карбід Би. — карбід кремнію, і т.д. Представляє інтерес особлива схожість модифікацій нітриду BN з графітом або алмазом. Це пов'язано з тим, що атоми В і N по електронній конфігурації спільно імітують 2 атоми З (у В — 3 валентних електрона, в N — 5, в двох атомів З — по 4). Ця аналогія характерна і для інших з'єднань, що містять одночасно Б. і азот. Так, боразан Bh 3 —NH 3 подібний до етану СН 3 —СН 3 , а боразен Bh 2 =NH 2 і простий боразин BhºNH подібні відповідно етилену СН 2 =СН 2 і ацетилену ChºCH. Якщо трімерізация ацетилену C 2 H 2 дає бензол C 6 H 6 , то аналогічний процес приводить від боразину BHNH до боразолу B 3 N 3 H 6 (див. також Борорганічеськие з'єднання ).
Здобуття і вживання. Елементарний Би. з природної сировини отримують в декілька стадій. Розкладанням борату гарячою водою або сірчаною кислотою (залежно від їх розчинності) отримують борну кислоту, а її обезводненням — борний ангідрид. Відновлення В 2 О 3 металевим магнієм дає Б. у вигляді темно-бурого порошку; від домішок його очищають обробкою азотною і плавиковою кислотами. Дуже чистий Би., необхідний у виробництві напівпровідників, отримують з його галогенідів: відновлюють Bcl 3 воднем при 1200°С або розкладають пари Bbr 3 на танталовому дроті, розжареному до 1500°С. Чистий Би. отримують також термічним розкладанням бороводородов.
Би. у невеликих кількостях (долі %) вводять в сталь і деякі сплави для поліпшення їх механічних властивостей; вже присадка до сталі 0,001—0,003% Би. підвищує її міцність (зазвичай в сталь вводять Би. у вигляді феробору, тобто сплаву заліза з 10—20% Би.). Поверхневе насичення сталевих деталей бором (до глибини 0,1—0,5 мм ) покращує не лише механічні властивості, але і стійкість стали проти корозії (див. Борірованіє ). Завдяки здатності ізотопу 10 В поглинати теплові нейтрони, його застосовують для виготовлення регулюючих стрижнів ядерних реакторів, службовців для припинення або уповільнення реакції ділення. Б. у вигляді газоподібного Bf 3 використовують в лічильниках нейтронів. (При взаємодії ядер 10 В з нейтронами утворюються заряджені а-частки, які легко реєструвати; число ж а-часток дорівнює числу нейтронів, що поступили в лічильник: 10 5 B + 1 0 n = 7 3 Li + 4 2 а) (див. також Нейтронні детектори і індикатори ). Сам Би. і його з'єднання — нітрид BN, карбід B 4 C, фосфід ВР і ін. — застосовують як діелектрики і напівпровідникові матеріали. Обширне вживання знаходять борна кислота і її солі (раніше всього бура), борид і ін. Bf 3 — каталізатор деяких органічних реакцій.
Літ.: Некрасов Би. Ст, Основи загальної хімії, т. 2 М., 1967; Щукарев С. А., Лекції з курсу загальної хімії, т. 2, Л., 1964; Бор, його з'єднання і сплави, До., 1960.
Ст Л. Васильовський.
Би. у організмі. Б. належить до хімічних елементів, які в дуже малих кількостях містяться в тканинах рослин і тварин (тисячні і десятитисячні долі % на суху масу). Б. необхідний для підтримки нормальної життєдіяльності рослин. Найважливіший симптом недоліку Б. — відмирання точки зростання головного стебла, а потім і нирок пазух. Одночасно черешки і листя стають крихкими, квітки не з'являються або не утворюються плоди; тому при недоліку Б. падає урожай насіння. Відомо багато хвороб, пов'язаних з недоліком Би., наприклад гнилизна сердечка цукрового буряка, чорна плямистість столового буряка, побуреніє серцевини брукви і цвітної капусти, засихання верхівки льону жовтяниця верхівки люцерни, бура плямистість абрикос, обкоркування яблук. При недоліку Б. сповільнюється окислення цукрів, амінування продуктів вуглеводного обміну, синтез клітинних білків; проте ферменти, для яких Би. є необхідним елементом, поки невідомі. За даними М. Я. Школяра, при недоліку Б. в рослин знижується вміст аденозинтрифосфорної кислоти, а також порушується процес окислювального фосфорилування, унаслідок чого енергія, що виділяється при диханні, не може бути використана для синтезу необхідних речовин. При недоліку Б. у грунті в неї вносять борні добрива (див. Мікродобрива ). У біогеохімічних провінціях з лишком Би. у грунті (наприклад, в Північно-західному Казахстані) виникають морфологічні зміни і захворювання рослин, що викликаються накопиченням Би., — гігантизм, карликовість, порушення точок зростання і ін. На грунтах з інтенсивним борним засоленням зустрічаються ділянки, позбавлені рослинності, «плішини», — одна з пошукових ознак родовища Б. Значеніє Б. у організмі тварин доки не з'ясовано. У людини і тварин (овець, верблюдів) при живленні рослинами з надлишковим вмістом Би. (60—600 міліграм/кг сухої речовини і більш) порушується обмін речовин (зокрема, активність протеолітичних ферментів) і з'являється ендемічне захворювання шлунково-кишкового тракту — борний ентерит.
Літ.: Скік Дж., функція бору в рослинній клітці, в кн.: Мікроелементи, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1962; Ковальський Ст Ст, Ананічев А. Ст, Шахова І. До., Борна біогеохімічна провінція Північно-західного Казахстану, «Агрохімія», 1965 № 11.
