Od płaskich telewizorów po smartfony: pierwiastek bor zasługuje na więcej uwagi

Za każdym razem, gdy oglądasz sport na płaskim ekranie telewizora lub wysyłasz wiadomość, dotykając ekranu smartfona, dziękuj nieśpiewanemu bohaterowi układu okresowego: borowi.

Bor, często niesłusznie nazywany „nudnym” pierwiastkiem, odgrywa wszechstronną rolę w naszym życiu.

Jest kluczowym składnikiem szkła borokrzemowego, które jest znane ze swojej wyjątkowej odporności na zmiany termiczne i chemikalia oraz zdolności do wytrzymywania uderzeń. Oznacza to, że szklane naczynia mogą trafić do gorącego piekarnika prosto z zamrażarki, a sprzęt laboratoryjny, taki jak zlewki i probówki, jest odporny na korozję.

Magnesy neodymowe, w których bor odgrywa rolę w tworzeniu struktury krystalicznej i utrzymywaniu namagnesowania, są jednymi z najsilniejszych magnesów stałych dostępnych w handlu. Bor jest również wykorzystywany do przygotowywania detergentów, roztworów buforowych, środków owadobójczych, izolacji i półprzewodników.

Gleby w Australii mogą być ubogie w bor, a nawozy zawierające bor są stosowane, aby pomóc we wzroście korzeni i kwitnieniu.

Chociaż badam chemię boru pod kątem konwersji i magazynowania energii, pierwiastek ten ma bogatą historię z wieloma praktycznymi zastosowaniami.

Co sprawia, że bor jest tak wyjątkowy?

Dzięki swojej reaktywności, bor naturalnie występuje tylko w połączeniu z innymi pierwiastkami, tworząc kwas borowy i sole nieorganiczne znane jako borany.

Na przykład borki metali, związki utworzone pomiędzy metalem (M) i borem (B), takie jak diborek renu, mają wysoką twardość dzięki rozległym wiązaniom B-B i M-B. Istnieje również węglik boru, który jest niezwykle twardą i lekką ceramiką stosowaną w kamizelkach kuloodpornych i pancerzach czołgów.

Boron-10 (10B), stabilny izotop, który można wyizolować w wyniku intensywnej destylacji lotnych związków boru, doprowadził do zastosowania terapii wychwytu neutronów boru (BNCT), która leczy miejscowo inwazyjne nowotwory złośliwe, takie jak nawracające nowotwory głowy i szyi.

W szczególności, Nagroda Nobla w dziedzinie chemii została przyznana co najmniej trzykrotnie naukowcom pracującym w dziedzinie chemii boru.

Jednym z ostatnich wkładów jest reakcja „sprzężenia Suzuki” w 2010 r., która zrewolucjonizowała syntezę chemiczną i wspiera rozwój produktów takich jak organiczne wyświetlacze elektroluminescencyjne (OLED), które mogą być wykorzystywane do produkcji cienkich, kolorowych telewizorów.

Bor kontra węgiel

Bor i węgiel są sąsiadującymi pierwiastkami w układzie okresowym i są podobne pod wieloma względami. Węgiel ma prawdopodobnie cieszył się większym rozgłosem, jednak. Ostatnio wiele uwagi poświęcono grafenowi – atomowej warstwie atomów węgla – który ma wiele potencjalnych zastosowań w zaawansowanych technologiach.

Podobnie jak węglowodory, bor tworzy serię neutralnych boranów, które były kiedyś badane jako paliwo rakietowe, ponieważ wytwarzają ogromną ilość energii podczas reakcji z tlenem. Ale często okazywały się toksyczne i zbyt trudne do kontrolowania.

Bor pierwiastkowy występuje w 16 znanych „alotropach” – różnych formach tego samego pierwiastka. Węgiel ma dwie wspólne: diament i grafit.

Trudność w kontrolowaniu powstawania pożądanych alotropów boru spowalnia badania. W przeciwieństwie do nich, materiały węglowe można łatwo przygotować i badać.

Odgrywa kluczową rolę w konwersji i magazynowaniu energii

Ekscytujący jest widok naukowców na całym świecie, którzy pracują w laboratoriach, znajdując nowe sposoby wykorzystania tego małego, radosnego pierwiastka.

Oto niektóre z wielkich pytań, którymi się zajmują:

1. Bor jako źródło energii

Niektórzy badacze sprawdzają, czy możemy uzyskać energię z boru za pomocą fuzji aneutronowej – formy energii termojądrowej, w której uwalniane są znikome ilości neutronów.

2. Bor jako nośnik energii

Związki zawierające bor, azot i wodór mogą efektywnie przechowywać i przenosić wodór. Jest to ważne, ponieważ wodór jest idealnym kandydatem do przechowywania energii produkowanej przez farmy wiatrowe i elektrownie słoneczne.

3. Bor dla zachowania ciepła

Niektóre elektrownie słoneczne do ogrzewania wody i wytwarzania energii słonecznej używają borokrzemianowych rur kolektorowych do wykorzystania promieniowania odbitego od luster, dzięki czemu turbiny parowe mogą być napędzane w bardziej wydajny sposób.

Widzieliśmy również bardziej rygorystyczne normy budowlane w odniesieniu do oszczędzania ciepła, promujące stosowanie boranów w izolacji z włókna szklanego.

Ciepło?

Czy bor powinien znaleźć się w centrum uwagi?

Jestem pewien, że bor nadal będzie gwiazdą w naszym społeczeństwie napędzanym przez technologię. Od nawozów po ekrany OLED, jest on gotowy, aby mieć duży wpływ.