原子序数 5 · 类金属
硼 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。
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 |
| 族 | 13 |
| 周期 | 2 |
| 区 | 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
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。