Od plochých televizorů po chytré telefony: prvek bór si zaslouží více pozornosti

Pokud sledujete sportovní přenosy na ploché televizi nebo posíláte zprávu dotykem displeje chytrého telefonu, poděkujte neopěvovanému hrdinovi periodické tabulky prvků: bóru.

Bór, často neprávem označovaný za „nudný“ prvek, hraje v našem životě všestrannou roli.

Je klíčovou složkou borosilikátového skla, které je známé svou výjimečnou odolností vůči tepelným změnám a chemikáliím a schopností odolávat nárazům. Díky tomu může skleněné nádobí rovnou z mrazáku do horké trouby a laboratorní vybavení, jako jsou kádinky a zkumavky, odolává korozi.

Neodymové magnety, v nichž se bór podílí na tvorbě krystalové struktury a udržení magnetizace, patří mezi nejsilnější komerčně dostupné permanentní magnety. Bór se také používá k přípravě čisticích prostředků, pufrovacích roztoků, insekticidů, izolací a polovodičů.

Půdy v Austrálii mohou mít nedostatek bóru a hnojiva obsahující bór se používají k podpoře růstu kořenů a kvetení.

Ačkoli se zabývám výzkumem chemie boru pro přeměnu a skladování energie, má tento prvek bohatou historii s mnoha praktickými aplikacemi.

Čím je bór tak výjimečný?

Vzhledem ke své reaktivitě se bór přirozeně vyskytuje pouze v kombinaci s jinými prvky a vytváří kyselinu boritou a anorganické soli známé jako boritany.

Jedním z klíčových důvodů, proč je bor tak všestranný, je jeho elektronově deficitní povaha, což znamená, že je velmi náchylný k přijímání elektronů z jiných prvků a snadno tvoří mnoho zajímavých sloučenin s kovy i nekovy.

Například boridy kovů, sloučeniny vzniklé mezi kovem (M) a bórem (B), jako je diborid rhenia, mají díky rozsáhlým vazbám B-B a M-B vysokou tvrdost. Existuje také karbid bóru, což je extrémně tvrdá a lehká keramika používaná v neprůstřelných vestách a tankových pancířích.

Bór-10 (10B), stabilní izotop, který lze izolovat rozsáhlou destilací těkavých sloučenin bóru, vedl k terapii zachycováním bóru neutrony (BNCT), která léčí lokálně invazivní zhoubné nádory, například recidivující rakovinu hlavy a krku.

Pozoruhodné je, že Nobelova cena za chemii byla nejméně třikrát udělena vědcům pracujícím v oblasti chemie boru.

Jedním z posledních příspěvků je reakce „Suzuki Coupling“ z roku 2010, která způsobila revoluci v chemické syntéze a podporuje vývoj produktů, jako je například organický displej vyzařující světlo (OLED), který lze použít pro tenké barevné televizory.

Bór versus uhlík

Bór a uhlík jsou sousední prvky v periodické tabulce a jsou si v mnoha ohledech podobné. Uhlík se však pravděpodobně těší větší publicitě. V poslední době se velká pozornost věnuje grafenu – jednoatomové vrstvě atomů uhlíku – který má mnoho potenciálních využití v oblasti špičkových technologií.

Bór tvoří podobně jako uhlovodíky řadu neutrálních boranů, které byly kdysi studovány jako raketové palivo, protože při reakci s kyslíkem produkují obrovské množství energie. Často se však ukázaly jako toxické a příliš obtížně kontrolovatelné.

Elementární bor existuje v 16 známých „alotropech“ – různých formách téhož prvku. Uhlík má dvě běžné: diamant a grafit.

Obtížnost kontroly vzniku požadovaných alotropů boru zpomaluje výzkum. Naproti tomu uhlíkové materiály lze snadno připravit a studovat.

Klíčová role v přeměně a skladování energie

Je vzrušující sledovat, jak vědci po celém světě usilovně pracují v laboratořích a hledají nové způsoby využití tohoto malého chrabrého prvku.

Tady jsou některé z velkých otázek, kterými se zabývají:

1. Co je to bór? Bór jako zdroj energie

Někteří vědci zkoumají, zda můžeme z bóru získat energii pomocí aneutronové fúze – formy fúzní energie, při které se uvolňuje zanedbatelné množství neutronů.

2. Bór jako nosič energie

Sloučeniny obsahující bór, dusík a vodík mohou účinně uchovávat a přenášet vodík. To je důležité, protože vodík je ideálním kandidátem na skladování energie vyrobené ve větrných a solárních elektrárnách.

Difluoro(oxalato)boritan sodný zase může překonat některé komerční sloučeniny jako elektrolytová sůl pro vznikající sodno-iontové baterie, které by mohly být skvělým kandidátem pro skladování energie ve velkém měřítku.

3. Bór pro uchování tepla

Některé solární elektrárny na ohřev vody a výrobu solární energie používají borosilikátové sběrné trubice k využití odraženého záření od zrcadel, takže parní turbíny mohou být poháněny účinnějším způsobem.

Jsme také svědky přísnějších stavebních norem s ohledem na úsporu tepla, které podporují používání boritanu pro izolaci ze skleněných vláken.

Podtlačený?

Měl by se bór dostat více do centra pozornosti?

Jsem si jistý, že v naší technicky zaměřené společnosti bude bór i nadále hvězdou. Od hnojiv až po obrazovky OLED, je připraven mít velký vliv.