它誕生于宇宙空間,但這種很輕的元素卻不是在恒星內(nèi)部產(chǎn)生的,恒星里形成了一些比硼重得多的元素,比如碳、氧、甚至是鐵,但卻沒有硼。硼來自超新星爆發(fā)和宇宙射線的散裂輻射。
另一個有趣的現(xiàn)象是,硼是石字旁,但它卻是一種類金屬元素,也就是說硼的一些物理和化學性質本質上介于金屬與非金屬之間,因此有些人也將硼、硅、鍺、砷等稱為“準金屬元素”。
硼結晶(β-菱面體)它堅硬且散發(fā)著金屬光澤
再一個就是,硼元素在宇宙中的豐度很低,在太陽系和地殼中也屬于低豐度的元素,但它在自然界中的含量卻相當豐富,我們并不難在地面上找到硼,在許多化合物及礦物中都能看到硼的存在,并且硼的化合物產(chǎn)品大部分很便宜。
你很難提煉到純的硼,它以各種各樣的分身出現(xiàn),你卻無法看清它素顏的樣子。
有硼自遠方來,這“硼友”挺亂。
硼無定形
前面一節(jié)我們提到了硼在地面上主要是以化合物的形式存在,由于在這些化合物中有許多像碳等難熔物質的污染,加上硼自身獨特的理化性質,人們很難提取到純的硼。至今為止人們提純出來的硼也存在許多種同素異形體。
硼的無定形粉末相
硼有晶相和非晶相,晶相里分α-R、α-T、β-R、β-T和γ相;非晶相分粉末相和玻相。除此之外硼還有高壓超導相、二維形式的相和硼球烯。
以此為基礎,硼又有菱面體、四方體、正交體和半隨機之分,這么一組合起來,硼就有許多種復雜的形態(tài)和各種顏色。
硼原子的價電子結構為2s22p1,它能提供成鍵的電子是2s2p,還有一個空軌道。在硼原子以sp2雜化形成的共價分子中,余下的一個空軌道可以接受外來的孤對電子,形成以sp3雜化的四面體構型的配合物。
有時候你看到它是像一塊一塊的金屬碎片、有的像生銹的鐵粉、有的似一堆熔融的金屬廢渣。
難以相信,這一堆渣也是提純后的硼,有資料說這是“混合相”
硼的同位素
硼總共有13種同位素,其中兩種為天然且穩(wěn)定的同位素:洱源硼-10和洱源硼-11。
硼-10被稱為“富硼”,有意思的是這里的富并不代表它的含量高,恰恰相反,硼-10在自然界中的含量只占19.9%,“富硼”Enriched boron翻譯成“強化硼”更合適些。
硼-11被稱為“貧硼”,它在自然界中的含量為80.1%,所以“貧硼”不表示它稀少,而是“貧化硼”Depleted boron。
富硼的原子核中有5個質子和5個中子,它容易從外界吸收一個中子,從而生成鋰離子、α粒子并發(fā)射伽馬射線,在核反應堆中,富硼的這個特點常常被用來當“剎車片”用。與此相對應,貧硼就不容易受到輻射的影響。
由硼-10制成的硼鋼棒可以控制核反應堆的溫度
硼-11未來也許可以當成一種清潔核聚變的燃料,因為當硼-11被能量約為500 keV的質子撞擊時,它會產(chǎn)生三個α粒子和8.7 MeV的能量,這些α粒子可以直接轉化為電能,并且只要一關機,輻射就停止,不會擔心有中子放射污染。
從這個角度看,多年以后硼也許會成為搶手的戰(zhàn)略資源呢!