5B10.81

原子序数 5 · 类金属

B

别名: Boron

硼是一种坚硬的深色类金属,在自然界中从不以单质存在,而是存在于硼砂等矿物中。虽然它的丰度不高,却能增强玻璃,在核反应堆中吸收中子,形成一些已知最硬的材料,还是植物必需的微量营养元素。

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主要性质

原子序数5
原子量10.81 (CIAAW 2024 简化标准原子量)
分类类金属
13
周期2
p
物态(25 °C,1 atm)固态
熔点2348 K (2074.8 °C)
沸点4273 K (3999.8 °C)
密度2.37 g/cm³
电负性(鲍林标度)2.04
原子半径(范德华半径)192 pm
第一电离能8.298 eV
电子亲和能0.277 eV
氧化态+3
发现1808

电子排布

简写
[He]2s2 2p1
完整
1s2 2s2 2p1
各电子层电子数
2 · 3

轨道表示式

1s2↑↓
2s2↑↓
2p1

在周期表中的位置

发现历史

硼砂是一种硼酸钠矿物,几个世纪以来一直作为焊接助熔剂和釉料被交易,经由商路从西藏和中亚传到欧洲。直到十九世纪初的化学革命之前,没有人知道其中含有一种尚未发现的元素。

1808年,两个团队几乎同时分离出了不纯的硼。在巴黎,约瑟夫·路易·盖-吕萨克和路易·雅克·泰纳尔用钾还原硼酸;在伦敦,汉弗莱·戴维也做了类似的工作,先用电解,后用钾还原。他们都没有得到纯净的硼。相对纯净的硼直到二十世纪初才制得,其中以美国化学家伊齐基尔·温特劳布1909年的工作最为有名。

名称由来

名称源自 硼砂(borax),该词来自阿拉伯语 buraq,最终可追溯到波斯语;再加上 carbon(碳)的词尾,因为硼在某些方面与碳相似。符号为 B。中文“硼”为石字旁加“朋”,取 boron 的近似读音,石字旁表示常温下为非金属固体。

主要用途

  • 玻璃:硼硅酸盐玻璃耐热冲击,因此用于实验室器皿、烤盘和望远镜反射镜。
  • 玻璃纤维与保温材料:纺织用和建筑保温用的玻璃纤维中都要添加硼化合物。
  • 磁体:钕铁硼磁体是常用永磁体中最强的,见于电机、耳机和硬盘。
  • 超硬材料:碳化硼用于防弹衣和磨料,立方氮化硼能切削淬硬的钢。
  • 核安全:富硼的控制棒和溶解的硼酸在反应堆中吸收中子。
  • 农业与清洁:硼酸盐可用作化肥添加剂、洗涤剂和木材防腐剂。

同位素

天然硼是两种稳定同位素的混合物:约20%的 硼-10 和80%的 硼-11。硼-10对慢中子有极强的吸收能力,这是它用于反应堆控制、辐射屏蔽和中子探测器的基础。硼中子俘获疗法 也利用了这一性质:这是一种实验性的癌症疗法,让含硼-10的药物在肿瘤细胞中富集,再用中子照射。硼的放射性同位素寿命都很短,半衰期不到一秒。

日常生活中

植物需要少量的硼来构建细胞壁和完成繁殖,缺硼会给甜菜、苹果等作物带来问题。在人类饮食中,水果、坚果和蔬菜含有硼,但尚未确证它有必需的生理作用。

大量吞食硼酸和硼砂会有轻度毒性,应放在儿童和宠物接触不到的地方。硼化合物还能让烟花呈现绿色。

小知识

  • 硼的熔点约为2,350 K,高于铁和钛。
  • 在常见材料中,立方氮化硼的硬度仅次于金刚石。
  • 纯的晶体硼在室温下导电性很差,加热后导电性增强,表现得像半导体。

同族元素 (13)

数据来源 · 性质:PubChem Periodic Table(美国 NIH/NLM 公开数据)· 原子量:CIAAW 2024 简化标准原子量 · 名称:Wikidata(CC0),韩文名称遵循大韩化学会。获取日期 2026-09-23。