Bor (prvek)

Vyskytuje se ve dvou modifikacích – amorfní a kovové. Kovová modifikace patří mezi velmi tvrdé látky – dosahuje hodnoty 9,3 v Mohsově stupnici tvrdosti.

Elementární bor lze připravit redukcí oxidu boritého kovovým hořčíkem nebo hliníkem.

př.: B₂O₃ + 3Mg → 2B + 3MgO

Pro zisk velmi čistého polokovu se využívá redukce vodíkem. Příprava čistého boru je náročná a obtížná procedura. Čistý bor se v praxi používá minimálně.

2 BBr₃ + 3 H₂ → 2 B + 6 HBr

Používá se také elektrolytická výroba boru, a sice elektrolýza roztavených boritanů

Elementární bor se v přírodě prakticky nevyskytuje, lze se s ním setkat pouze ve sloučeninách. Největší světová naleziště surovin boru leží v USA, Peru, Tibetu a Turecku. Sloučeniny boru jsou v malém množství obsaženy i v mořské vodě (v koncentraci přibližně 5 mg/l) a v některých minerálních pramenech. Kyselina boritá je obvykle přítomna v sopečných plynech, z nichž může být získávána.

Z potravin je přítomen především v ovoci, zelenině, luštěninách a oříškách.[2]

Borax

Bor se využívá ve sklářství jako přísada do skelných vláken a borokřemičitanových skel pro dosažení vysoké tepelné odolnosti, dále v keramice k výrobě emailů a glazur. Uplatňuje se při výrobě mýdel a detergentů, v metalurgii neželezných kovů a žáruvzdorných materiálů.

Využívá se i v jaderné energetice. Jeho jedinečné jaderné využití je založeno na velkém účinném průřezu izotopu ¹⁰B vůči tepelným neutronům a je výhodné i proto, že produkty reakce jsou stálé neradioaktivní Li a He. Takto se využívá bor, podobně jako beryllium, k výrobě řídicích tyčí v reaktorech a neutronových zrcadel v jaderných reaktorech. Bor je jeden z mála prvků, které přicházejí v úvahu jako palivo pro jadernou fúzi.[5]

Bor a jeho sloučeniny barví plamen intenzivně zeleně. Tento jev se uplatňuje při přípravě směsí pro pyrotechnické účely a v analytické chemii slouží jako důkaz přítomnosti boru v analyzovaném vzorku.

Významné místo patří sloučeninám boru ve sklářském a keramickém průmyslu. Tzv. borosilikátová skla se vyznačují vysokou tepelnou odolností a pod označením Pyrex (v Česku Simax) slouží k výrobě chemického i kuchyňského nádobí. V keramice nalézá bor uplatnění především jako složka glazur.

Směs neodymu, železa a boru je využívána pro výrobu permanentních NdFeB magnetů s vynikajícími vlastnostmi.

• Boridy jsou sloučeniny boru s kovy. Existuje široká škála boridů s různou stechiometrií a krystalickou strukturou. Tyto sloučeniny vykazují často velmi zajímavé vlastnosti. Jsou to mimořádně elektricky i tepelně vodivé, tvrdé, žáruvzdorné, chemicky netečné a netěkavé materiály s vysokými teplotami tání. Příkladem mohou být mimořádně vodivé diboridy Zr, Hf, Nb a Ta, které tají vesměs až nad 3 000 °C. TiB₂ má tepelnou a elektrickou vodivost 5× vyšší než kovový Ti, borid zirkonia ZrB₂ dokonce 10× vyšší. Boridy TiB₂, ZrB₂ a CrB₂ našly uplatnění jako materiál na lopatky turbín, vnitřní povrchy spalovacích komor a raketových trysek. Schopnosti odolávat roztaveným kovům se využívá při výrobě vysokoteplotních reakčních nádob. Nacházejí se i v jaderných elektrárnách jako neutronové štíty a kontrolní tyče v reaktorech. Diborid hořčíku MgB₂ patří mezi velmi perspektivní materiály z hlediska vývoje supravodičů.[6] Má vysokou hodnotu kritické teploty. Boridy fosforu a arsenu jsou slibné vysokoteplotní polovodiče.
• Nitrid boritý je málo reaktivní, velmi stálá látka, která má podobnou strukturu jako grafit. V současné době patří spolu s diamantem k nejtvrdším známým látkám. V současné době jsou k dispozici technologické procesy pro pokrytí kovových povrchů tímto nitridem a kovoobráběcí nástroje s tímto povlakem jsou výrazně tvrdší a dlouhodobě odolnější.
• Velmi tvrdým materiálem je také karbid boru B₄C, používaný jako brusivo a leštič kovů. Dále ho lze najít v obložení brzd a spojek, je materiálem v neprůstřelných vestách a ochranných štítech bojových letadel.
• Sloučeniny boru s vodíkem se nazývají borany. Jsou to obvykle značně reaktivní látky, které slouží pro přípravu celé řady dalších sloučenin. Příkladem může být borohydrid lithný LiBH₄, který se používá jako mimořádně silné redukční činidlo a zdroj nascentního vodíku. Nejznámějším a nejjednodušším boránem je diboran B₂H₆, samozápalný plyn o bodu varu −92,5 °C. Vyšší borany mají za normálních podmínek pevné skupenství a jsou stálejší vůči hydrolýze.
• Kyselina trihydrogenboritá H₃BO₃ je slabá kyselina tvořící šupinkové průhledné krystalky. Je ve vodě málo rozpustná a ve farmacii se spolu se svými solemi používá k ošetřováni očních chorob.
• Další uplatnění nacházejí boritany při přípravě přípravků pro impregnaci dřeva. Vyrábí se rozkladem boraxu kyselinami a může vziknout také silně exotermickou reakcí oxidu boritého B₂O₃ s vodou.
• V běžné praxi nejpoužívanější sloučeninou boru je borax neboli dekahydrát tetraboritanu sodného Na₂B₄O₇·10H₂O (viz obrázek). Jeho správnější složení ale vystihuje název oktahydrát tetrahydroxotetraboritanu sodného, vzorcem Na₂[B₄O₅(OH)₄]·8H₂O. Bezvodý borax se velmi často uplatňuje v metalurgii, kde jeho tavenina překrývá roztavený kov a funguje jako ochranný prvek proti oxidaci zpracovávané slitiny. V analytické chemii je směs boraxu s uhličitanem sodným univerzálním tavidlem, používaným pro rozklady geologických a dalších obtížně rozpustných vzorků. Dále se využívá při pájení kovů a slitin (mosazi, Cu, bronzu) plamenem, při výrobě smaltovaného nádobí (jako ochranný prvek proti oxidaci zpracovávané slitiny) a speciálních optických skel.
• NaBO₂·H₂O₂·3H₂O, peroxotrihydrát tetraboritanu sodného, se využívá jako oxidační činidlo s bělícími účinky v textilním průmyslu, protože ve vodném roztoku uvolňuje peroxid vodíku H₂O₂