石景山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。但時間長了就會發現，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。

不知道你發現沒，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。如果你現在正在實驗室，你身邊各種試管、燒杯、培養皿等等玻璃器皿中，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，可能就沒有現在科學的蓬勃發展，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，科學家利用石景山硼-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。直到現在，雖然現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。

在現代航天事業中，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：棉花缺硼會發生落桃現象；大豆缺硼根瘤菌則無法很好地固氮；蘋果缺硼果肉會出現堅硬的斑塊，果皮還會出現凹陷和壞死。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。硼中毒的表現有食欲不振、嘔吐、咳嗽、發炎、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！