金湖為什么硼元素是高冷的“隱士”？

你有沒有過這樣的經歷：高中化學老師教你化學元素的時候，總能找到各種奇怪的角度讓你背誦比如“加拿大美女，身體細纖輕，總共一百斤”的化學口訣，瞬間記憶確實有效。但時間長了就會發(fā)現(xiàn)，原來的化學表記不住了，被奇怪的口訣洗腦了。我就是那個只記住口訣，記不住含義的典型。

不知道你發(fā)現(xiàn)沒，元素周期表前幾位的元素，在高中和大學的課程中，甚至在日常生活中，都有所涉獵。但有一個“高冷分子”，不僅書本上著墨甚少，而且在生活中也不見其蹤影，好像從“出生”以后就銷聲匿跡，脫離了我們的認知范疇。它就是“第五元素”——硼。

“硼”勃科學的基礎

硼是個很沒有存在感的元素，但它的故事卻精彩非常。

人類利用硼元素的的歷史很早，早在公元前200多年，古埃及、古羅馬、古巴比倫等文明中，人類就已經會使用硼砂冶煉金屬和制造玻璃。在中國，最早的記載是在漢朝時期，當時的漢人已經可以批量制造硼砂玻璃了。

古埃及的木乃伊和硼也有著密不可分的關系。在制作古埃及的木乃伊時，有一種手段叫做“泡堿”，硼砂礦正是其中的原料之一，在漫長的時間過程中，硼砂礦在殺菌防腐和提高粘合度方面，都起到了重要的作用。

能夠使用和完全了解并不能畫上等號，實際上到了19世紀，人們才開始對它進行系統(tǒng)上的研究。1808年，英國化學家戴維用電解法電解三氧化二硼，成功獲得了棕色的硼單質，同年其他化學家用金屬鉀還原無水硼酸的方式也得到了硼單質，但是他們獲取的都不是純凈的單質硼。

1892年法國化學家亨利·穆瓦桑在氫氣狀態(tài)下用金屬鎂還原三氧化二硼的方法獲得了高純度的單質硼。硼被命名為Boron，它的命名源自阿拉伯文，原意是“焊劑”的意思。正是為了紀念硼砂焊接的作用。

硼單質非常難提取，但幸運的是，硼元素的大部分用途使用的都是硼元素化合物，所以價格比較親民。

說到硼的應用，科研人員最熟悉的應該就是硼硅酸玻璃了。如果你現(xiàn)在正在實驗室，你身邊各種試管、燒杯、培養(yǎng)皿等等玻璃器皿中，其實都含有硼元素。在玻璃中加入12%-15%的硼，可以降低玻璃的熱膨脹率，提高玻璃的耐熱性和耐腐蝕性，如果沒有硼，可能就沒有現(xiàn)在科學的蓬勃發(fā)展，說它是科學的基礎真的絲毫不過分。

而且，硼也是名聲在外的“硬茬子”，碳化硼的堅硬程度居然可以和金剛石叫板！在有的特工電影里，特工們在車的油箱中加入碳化硼顆粒，會對引擎的氣缸造成嚴重的破壞，導致汽車報廢。

“硼”勃工業(yè)的應用

硼最出名的事跡，應該是在切爾諾貝利核事故中，科學家利用金湖硼-10強大的中子吸收能力。在事故中，災難應急人員傾倒了數(shù)千噸的硼和沙，用以阻斷煙塵和停止反應堆的鏈式反應。直到現(xiàn)在，雖然現(xiàn)代的核反應堆安全了許多，但利用硼作應急處理，仍舊記錄在每個操作人員的手冊中。

前文提到，硼單質的用途有限，但硼化合物的用處極多。硼的一種重要化合物硼砂，被廣泛應用于家用清潔，比如洗滌劑、清潔劑；醫(yī)院也常使用它作為消毒劑。除此之外，硼砂還有驅逐蚊蟲、軟化水、去除地毯異味、清潔管道等等作用。

在現(xiàn)代航天事業(yè)中，硼真是功不可沒，擔起了“無機物的后起之秀”這一稱號。首先，硼烷是一種理想的高能燃料。每千克硼烷的燃燒熱值高達15000千卡，為火箭上天提供了動力。其次，硼纖維是火箭組成部分的重要材料：用來作火箭噴嘴、衛(wèi)星天線和設備平臺支承桿、推力結構架等等。

硼纖維在很多方面具有十分的特性：耐高溫、耐腐蝕、壽命長、質量輕；而其抗張強度更是高達每立方厘米75千克之多。此外，我們曾討論過硼化合物作為粘合劑參與的木乃伊制作；在火箭上，硼的有機化合物被用來粘合密封部件。比起傳統(tǒng)的鉚合、焊接、栓和，不僅牢固，更是大大減輕了部件的重量。

“硼”生命的“善”與“惡”

硼普遍存在于蔬菜水果中，它是維持骨骼健康和鈣、磷、鎂正常代謝所需要的微量元素之一。它易于吸收。大多數(shù)硼會以尿液的形式排除體外。硼的缺乏會加重維生素D的缺乏。

植物對于硼的依賴更加明顯：棉花缺硼會發(fā)生落桃現(xiàn)象；大豆缺硼根瘤菌則無法很好地固氮；蘋果缺硼果肉會出現(xiàn)堅硬的斑塊，果皮還會出現(xiàn)凹陷和壞死。豆科植物、十字花科植物、麻類、果樹等都需要微量的硼：這是氮磷鉀無法取代的。硼不僅參與碳水化合物的運輸和轉化，還是開花結果不可獲取的營養(yǎng)成分。

雖然硼對于生命必不可少，但很多硼的化合物是有毒的。早在1906年俄羅斯就禁止使用硼的化合物來保存食品，硼酸的致死量是4克，硼氫化合物有劇毒，而乙硼烷的毒性則與光氣不相上下。硼中毒的表現(xiàn)有食欲不振、嘔吐、咳嗽、發(fā)炎、頭痛等。

“氫氦鋰鈹硼，碳氮氧氟氖……”熟悉的聲音好像從遙遠的課堂傳來，這種順口溜上的元素還是得經?？纯?，了解了解，萬一下次哪個“隱士”在突然跳到你的眼前而你全然不懂，豈不是很尷尬！