Vom Flachbildfernseher bis zum Smartphone - das Element Bor verdient mehr Aufmerksamkeit

Anonim

Jedes Mal, wenn Sie Sport auf einem Flachbildfernseher sehen oder eine Nachricht senden, indem Sie Ihren Smartphone-Bildschirm berühren, bedanken Sie sich bei einem unbekannten Helden des Periodensystems: Bor.

Bor, oft fälschlicherweise als "langweilig" bezeichnet, spielt eine vielseitige Rolle in unserem Leben.

Es ist der Hauptbestandteil von Borosilikatglas, das für seine außergewöhnliche Beständigkeit gegen thermische Veränderungen und Chemikalien sowie seine Schlagfestigkeit bekannt ist. Dies bedeutet, dass Glaskochgeschirr direkt aus dem Gefrierschrank in einen heißen Ofen gehen kann und dass Laborgeräte wie Bechergläser und Reagenzgläser korrosionsbeständig sind.

Neodym-Magnete, bei denen Bor eine Rolle bei der Bildung der Kristallstruktur und bei der Aufrechterhaltung der Magnetisierung spielt, gehören zu den stärksten kommerziell erhältlichen Permanentmagneten. Bor wird auch zur Herstellung von Detergenzien, Pufferlösungen, Insektiziden, Isolierungen und Halbleitern verwendet.

Australiens Böden können einen Mangel an Bor aufweisen, und borhaltiges Düngemittel wird verwendet, um das Wurzelwachstum und die Blüte zu unterstützen.

Obwohl ich die Borchemie für die Energieumwandlung und -speicherung erforsche, hat das Element eine reiche Geschichte mit vielen praktischen Anwendungen.

Was macht Bor so besonders?

Aufgrund seiner Reaktivität existiert Bor natürlich nur in Kombination mit anderen Elementen unter Bildung von Borsäure und anorganischen Salzen, die als Borate bekannt sind.

Ein Hauptgrund, warum Bor so vielseitig ist, ist seine elektronenarme Natur, was bedeutet, dass es sehr geneigt ist, Elektronen von anderen Elementen aufzunehmen und leicht viele interessante Verbindungen mit Metallen und Nichtmetallen bildet.

Zum Beispiel haben Metallboride, Verbindungen, die zwischen Metall (M) und Bor (B) gebildet werden, wie Rheniumdiborid, eine hohe Härte aufgrund extensiver BB- und MB-Bindungen. Es gibt auch Borcarbid, eine extrem harte und leichte Keramik, die in kugelsicheren Westen und Panzerpanzern verwendet wird.

Bor-10 (10B), ein stabiles Isotop, das durch ausgiebige Destillation von flüchtigen Borverbindungen isoliert werden kann, hat zur Bor-Neutroneneinfang-Therapie (BNCT) geführt, die lokal invasive maligne Tumore wie wiederkehrenden Kopf-Hals-Krebs behandelt.

Bemerkenswert ist, dass der Nobelpreis für Chemie mindestens dreimal an Wissenschaftler vergeben wurde, die auf dem Gebiet der Borchemie arbeiten.

Ein aktueller Beitrag ist die "Suzuki Coupling" -Reaktion im Jahr 2010, die die chemische Synthese revolutionierte und Produktentwicklungen wie das Organic Light Emitting Display (OLED) unterstützt, das für dünne, bunte Fernseher verwendet werden kann.

Bor gegen Kohlenstoff

Bor und Kohlenstoff sind benachbarte Elemente im Periodensystem und ähneln sich in vielerlei Hinsicht. Carbon hat jedoch wohl eine größere Publizität erfahren. In jüngster Zeit wurde Graphen - einer Atomlage von Kohlenstoffatomen - viel Aufmerksamkeit gewidmet, was viele potentielle High-Tech-Anwendungen bietet.

Ähnlich wie Kohlenwasserstoffe bildet Bor eine Reihe neutraler Borane, die einst als Raketentreibstoff untersucht wurden, da sie bei der Reaktion mit Sauerstoff eine enorme Energiemenge erzeugen. Aber sie erwiesen sich oft als toxisch und zu schwer zu kontrollieren.

Elementares Bor existiert in 16 bekannten "Allotropen" - verschiedenen Formen desselben Elements. Kohlenstoff hat zwei gemeinsame: Diamant und Graphit.

Die Schwierigkeit, die Bildung von gewünschten Borallotropen zu kontrollieren, verlangsamt die Forschung. Im Gegensatz dazu können Kohlenstoffmaterialien leicht hergestellt und untersucht werden.

Eine entscheidende Rolle bei der Energieumwandlung und -speicherung

Es ist aufregend, Wissenschaftler auf der ganzen Welt in Laboratorien zu beobachten, die neue Wege finden, dieses mutige kleine Element zu nutzen.

Hier sind einige der großen Fragen, die sie angehen:

1. Boron als Energiequelle

Einige Forscher untersuchen, ob wir mithilfe von aneutronischer Fusion Energie aus Bor gewinnen können - eine Form der Fusionskraft, bei der vernachlässigbare Mengen an Neutronen freigesetzt werden.

2. Bor als Energieträger

Verbindungen, die Bor, Stickstoff und Wasserstoff enthalten, können Wasserstoff effektiv speichern und übertragen. Dies ist wichtig, da Wasserstoff ein idealer Kandidat für die Speicherung von Energie aus Windparks und Solaranlagen ist.

Andererseits kann Natriumdifluor (oxalato) borat einige kommerzielle Verbindungen als Elektrolytsalz für auftauchende Natriumionenbatterien übertreffen, was ein großer Kandidat für Energiespeicherung im großen Maßstab sein könnte.

3. Bor für die Wärmekonservierung

Einige solare Wasserheizungs- und Solarstromerzeugungsanlagen verwenden Borosilikat-Kollektorrohre, um reflektierte Strahlung von Spiegeln zu nutzen, so dass die Dampfturbinen effizienter betrieben werden können.

Wir haben auch strengere Baunormen in Bezug auf die Wärmekonservierung gesehen, die den Einsatz von Boraten für die Glasfaserisolierung fördern.

Beeindruckt?

Sollte Bor mehr im Rampenlicht stehen?

Ich bin sicher, wir werden sehen, dass Bor weiterhin ein Star in unserer technisierten Gesellschaft ist. Von Düngemitteln bis hin zu OLED-Displays hat es große Auswirkungen.

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