無錫為什么硼元素是高冷的“隱士”？

你有沒有過這樣的經(jīng)歷：高中化學(xué)老師教你化學(xué)元素的時(shí)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(xì)纖輕，總共一百斤”的化學(xué)口訣，瞬間記憶確實(shí)有效。但時(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)發(fā)現(xiàn)，原來的化學(xué)表記不住了，被奇怪的口訣洗腦了。我就是那個(gè)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(xué)的課程中，甚至在日常生活中，都有所涉獵。但有一個(gè)“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(rèn)知范疇。它就是“第五元素”——硼。

“硼”勃科學(xué)的基礎(chǔ)

硼是個(gè)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(jīng)會(huì)使用硼砂冶煉金屬和制造玻璃。在中國(guó)，最早的記載是在漢朝時(shí)期，當(dāng)時(shí)的漢人已經(jīng)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(guān)系。在制作古埃及的木乃伊?xí)r，有一種手段叫做“泡堿”，硼砂礦正是其中的原料之一，在漫長(zhǎng)的時(shí)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(hào)，實(shí)際上到了19世紀(jì)，人們才開始對(duì)它進(jìn)行系統(tǒng)上的研究。1808年，英國(guó)化學(xué)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(zhì)，同年其他化學(xué)家用金屬鉀還原無水硼酸的方式也得到了硼單質(zhì)，但是他們獲取的都不是純凈的單質(zhì)硼。

1892年法國(guó)化學(xué)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(zhì)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(jì)念硼砂焊接的作用。

硼單質(zhì)非常難提取，但幸運(yùn)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(jià)格比較親民。

說到硼的應(yīng)用，科研人員最熟悉的應(yīng)該就是硼硅酸玻璃了。如果你現(xiàn)在正在實(shí)驗(yàn)室，你身邊各種試管、燒杯、培養(yǎng)皿等等玻璃器皿中，其實(shí)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(xué)的蓬勃發(fā)展，說它是科學(xué)的基礎(chǔ)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(jiān)硬程度居然可以和金剛石叫板！在有的特工電影里，特工們?cè)谲嚨挠拖渲屑尤胩蓟痤w粒，會(huì)對(duì)引擎的氣缸造成嚴(yán)重的破壞，導(dǎo)致汽車報(bào)廢。

“硼”勃工業(yè)的應(yīng)用

硼最出名的事跡，應(yīng)該是在切爾諾貝利核事故中，科學(xué)家利用無錫硼-10強(qiáng)大的中子吸收能力。在事故中，災(zāi)難應(yīng)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(yīng)堆的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。直到現(xiàn)在，雖然現(xiàn)代的核反應(yīng)堆安全了許多，但利用硼作應(yīng)急處理，仍舊記錄在每個(gè)操作人員的手冊(cè)中。

前文提到，硼單質(zhì)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(yīng)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(qū)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(dān)起了“無機(jī)物的后起之秀”這一稱號(hào)。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(dá)15000千卡，為火箭上天提供了動(dòng)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(shè)備平臺(tái)支承桿、推力結(jié)構(gòu)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(zhǎng)、質(zhì)量輕；而其抗張強(qiáng)度更是高達(dá)每立方厘米75千克之多。此外，我們?cè)懻撨^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(jī)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(huì)以尿液的形式排除體外。硼的缺乏會(huì)加重維生素D的缺乏。

植物對(duì)于硼的依賴更加明顯：棉花缺硼會(huì)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(huì)出現(xiàn)堅(jiān)硬的斑塊，果皮還會(huì)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(yùn)輸和轉(zhuǎn)化，還是開花結(jié)果不可獲取的營(yíng)養(yǎng)成分。

雖然硼對(duì)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(yuǎn)的課堂傳來，這種順口溜上的元素還是得經(jīng)?？纯?，了解了解，萬一下次哪個(gè)“隱士”在突然跳到你的眼前而你全然不懂，豈不是很尷尬！