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硼
B 5

Boron

硼是一种化学元素,符号为 B,原子序数为 5。结晶态为脆性、深色、有光泽的类金属,无定形则呈棕色粉末。作为硼族中最轻的元素,它有三个价电子可形成共价键。硼以极低密度和极高硬度著称,硼化合物(硼砂)广泛应用于玻璃纤维与阻燃剂,硼钢和碳化硼则在核工业中承担中子吸收任务。硼硅酸盐玻璃因加入氧化硼降低了热膨胀系数,是实验室烧杯和太阳能面板盖板的关键材料。

类金属 黑棕色
原子序数 5Z
原子量 10.81u
价电子数 3
电子排布 1s2 2s2 2p1
密度
2.08g/cm³
熔点
2076°C
地壳丰度
9.0ppm
年产量
回收利用率
硼酸盐加工副产物回收;多为开环再利用

为什么用它

硼以极低密度和极高硬度著称,其化合物(硼砂)广泛应用于玻璃纤维与阻燃剂,硼钢和碳化硼则在核工业中承担中子吸收任务。

应用

玻璃纤维硼钢阻燃剂核防护陶瓷

应用详解单质与化合物用途

元素的主要用途

硼是一种类金属元素,常温下为黑色或银灰色固体,硬度高、熔点高、耐火性好,密度约 2.08 g/cm³,是一种被广泛用于功能性材料而非结构材料的小用量、高价值元素。硼最大宗的工业消费来自玻璃和陶瓷:在硼硅酸盐玻璃中加入氧化硼,可以降低热膨胀系数、提高耐热冲击能力,从而制成实验室烧杯、烹饪玻璃锅具和太阳能面板盖板玻璃。在冶金中,硼以硼铁或硼合金形式加入钢中微量合金化,提高钢的淬透性,少量硼即可显著减少镍、铬等昂贵合金元素的用量,广泛用于汽车齿轮、螺栓和高强度结构件。

硼纤维比强度高、耐高温,与环氧树脂或铝复合制成硼纤维增强材料,用于航空航天器结构件、高尔夫球杆和网球拍等运动器材。在核工业中,硼-10 同位素吸收中子的能力极强,被做成控制棒、屏蔽材料和应急停堆小球,是反应堆安全的关键材料。在半导体工业,硼作为 p 型掺杂剂掺入硅单晶,是制造 PN 结和功率器件不可缺少的杂质源。此外,硼还用于生产无碱玻璃纤维、阻燃剂和农业硼肥,参与作物授粉和细胞壁形成。

常见化合物及其用途

三氧化二硼(B2O3)是硼玻璃、搪瓷和阻燃玻璃的基础助熔组分,也用于生产硼硅酸盐玻璃和光学玻璃。硼酸(H3BO3)俗称硼酸,因温和的抑菌和收敛性被用于眼药、爽身粉、木材防腐和阻燃处理,也是制备其他硼化合物的中间体。十水合四硼酸钠(Na2B4O7·10H2O)即硼砂,历史上是焊接金属时去除氧化膜的助熔剂,传统青花瓷釉料和珐琅也使用它,现代更多用于洗涤剂助剂、陶瓷釉料和玻璃纤维生产。氮化硼(BN)俗称白石墨,结构类似石墨,高温下润滑且电绝缘,用作高温脱模剂、热界面材料和化妆品中的顺滑填料;六方氮化硼陶瓷还是重要的高温坩埚和半导体外延衬底。碳化硼(B4C)硬度仅次于金刚石和立方氮化硼,用于防弹装甲、喷砂嘴、研磨抛光和核反应堆中子吸收材料。

元素小史

1808 年戴维用电解氧化硼首次制得硼单质。

基于该元素的合金 (2)

查看全部合金 → FeB B4C

相关元素

Si · Ge · As · Sb · Te ·

常见问题长尾问答 · 数据驱动

硼的熔点是多少?
2076 °C
硼的沸点是多少?
3927 °C
硼的密度是多少?
2.08 g/cm³
硼的原子序数和元素分类是什么?
5 · 类金属
硼主要从哪种矿石中提取?
硼砂,kernite,硬硼钙石
硼主要用在哪些领域?
硼以极低密度和极高硬度著称,其化合物(硼砂)广泛应用于玻璃纤维与阻燃剂,硼钢和碳化硼则在核工业中承担中子吸收任务。
硼是谁在什么时候发现的?
Joseph Louis Gay-Lussac · 自古已知