A síkképernyős tévékészüléktől az okostelefonig: a bór több figyelmet érdemel
Minden alkalommal, amikor sportot nézünk a síkképernyős tévén, vagy üzenetet küldünk okostelefonunk képernyőjének érintésével, adjunk hálát a periódusos rendszer egy meg nem énekelt hősének: a bórnak.
A gyakran tévesen “unalmas” elemként emlegetett bór sokoldalú szerepet játszik az életünkben.
Ez a fő összetevője a boroszilikát üvegnek, amely a hőingadozással és a vegyi anyagokkal szembeni kivételes ellenállóképességéről, valamint ütésállóságáról ismert. Ez azt jelenti, hogy az üvegből készült főzőedények a fagyasztóból egyenesen a forró sütőbe kerülhetnek, és hogy az olyan laboratóriumi eszközök, mint a főzőpoharak és kémcsövek ellenállnak a korróziónak.
A neodímium mágnesek, amelyekben a bór szerepet játszik a kristályszerkezet kialakításában és a mágnesezettség megtartásában, a kereskedelemben kapható legerősebb állandó mágnesek közé tartoznak. A bórt mosószerek, pufferoldatok, rovarölő szerek, szigetelések és félvezetők készítéséhez is használják.
Ausztrália talajai bórhiányosak lehetnek, ezért bórtartalmú műtrágyát használnak a gyökérnövekedés és a virágzás elősegítésére.
Bár a borkémiát az energiaátalakítás és -tárolás céljából kutatom, az elemnek gazdag története van, és számos gyakorlati alkalmazása.
Mitől olyan különleges a bór?
Reaktivitása miatt a bór a természetben csak más elemekkel együtt létezik, bórsavat és borátokként ismert szervetlen sókat alkotva.
A bór sokoldalúságának egyik fő oka elektronhiányos természete, ami azt jelenti, hogy nagyon hajlamos más elemektől elektronokat felvenni, és könnyen alkot számos érdekes vegyületet mind fémekkel, mind nem fémekkel.
Például a fémboridok, a fém (M) és a bór (B) között képződő vegyületek, mint például a rénium-diborid, nagy keménységgel rendelkeznek a kiterjedt B-B és M-B kötéseknek köszönhetően. Van bórkarbid is, amely egy rendkívül kemény és könnyű kerámia, amelyet golyóálló mellényekben és tankpáncélokban használnak.
A bór-10 (10B), egy stabil izotóp, amelyet az illékony bórvegyületek kiterjedt desztillációjával lehet izolálni, vezetett a bórneutron-befogásos terápiához (BNCT), amely a helyileg invazív rosszindulatú daganatokat, például a visszatérő fej- és nyaki rákot kezeli.
Figyelemre méltó, hogy a kémiai Nobel-díjat legalább háromszor ítélték oda a borkémia területén dolgozó tudósoknak.
A közelmúlt egyik hozzájárulása a 2010-es “Suzuki-kapcsolás” reakció, amely forradalmasította a kémiai szintézist, és olyan termékfejlesztéseket támogat, mint az OLED (Organic Light Emitting Display), amely vékony, színes televíziókhoz használható.
Bór kontra szén
A bór és a szén szomszédos elemek a periódusos rendszerben, és sok tekintetben hasonlóak. A szén azonban vitathatatlanul nagyobb nyilvánosságot élvezett. Legutóbb nagy figyelmet kapott a grafén – egy atomnyi szénatomból álló réteg -, amelynek számos potenciális csúcstechnológiai felhasználási lehetősége van.
A szénhidrogénekhez hasonlóan a bór semleges boránok sorozatát alkotja, amelyeket egykor rakétaüzemanyagként tanulmányoztak, mivel az oxigénnel reagálva hatalmas mennyiségű energiát termelnek. Ezek azonban gyakran mérgezőnek és túl nehezen szabályozhatónak bizonyultak.
A bór 16 ismert “allotrópban” – ugyanazon elem különböző formáiban – létezik. A szénnek két közös formája van: a gyémánt és a grafit.
A kívánt bórallotrópok kialakulásának irányításának nehézsége lassítja a kutatást. Ezzel szemben a szénanyagok könnyen előállíthatók és tanulmányozhatók.
Központi szerepet játszik az energiaátalakításban és -tárolásban
Igen izgalmas látni, ahogy a tudósok világszerte a laboratóriumokban dolgoznak, hogy új módszereket találjanak ennek a bátor kis elemnek a felhasználására.
Itt van néhány nagy kérdés, amivel foglalkoznak:
1. A bór mint energiaforrás
A kutatók egy része azt vizsgálja, hogy nyerhetünk-e energiát a bórból aneutronikus fúzióval – a fúziós energia egy olyan formája, amelyben elhanyagolható mennyiségű neutron szabadul fel.
2. A bór mint energiahordozó
A bórt, nitrogént és hidrogént tartalmazó vegyületek hatékonyan képesek hidrogént tárolni és átadni. Ez azért fontos, mert a hidrogén ideális jelölt a szélerőművek és naperőművek által termelt energia tárolására.
A nátrium-difluoro-(oxalato-)borát másrészt a kialakulóban lévő nátrium-ion akkumulátorok elektrolit sójaként felülmúlhat néhány kereskedelmi vegyületet, ami nagyszerű jelölt lehet a nagyméretű energiatárolásra.
3. Bór a hőtárolásra
Néhány napkollektoros vízmelegítő és napenergia-termelő üzem bórszilikát gyűjtőcsöveket használ a tükrökről visszavert sugárzás hasznosítására, így a gőzturbinákat hatékonyabb módon lehet hajtani.
Szigorúbb építési szabványokat is láttunk a hőtakarékosság tekintetében, amelyek elősegítik a borátok használatát az üvegszálas szigeteléshez.
Az elnyomott?
A bórnak nagyobb reflektorfénybe kellene kerülnie?
Biztos vagyok benne, hogy a bór továbbra is sztár lesz a technológia által vezérelt társadalmunkban. A műtrágyáktól az OLED képernyőkig, nagy hatást fog gyakorolni.