Lihatlah boron semi-logam
Boron adalah semi-logam yang sangat keras dan tahan panas yang dapat ditemukan dalam berbagai bentuk dan banyak digunakan dalam senyawa untuk membuat semuanya mulai dari pemutih dan kaca hingga semikonduktor dan pupuk pertanian.
Sifat-sifat boron adalah:
- Simbol Atom: B
- Nomor Atom: 5
- Elemen Kategori: Metalloid
- Kepadatan: 2,08 g / cm3
- Titik lebur: 3769 F (2076 C)
- Titik didih: 7101 F (3927 C)
- Kekerasan Moh: ~ 9.5
Karakteristik Boron
Unsur boron adalah semi-logam allotropic, yang berarti bahwa unsur itu sendiri dapat eksis dalam berbagai bentuk, masing-masing dengan sifat fisik dan kimianya sendiri. Juga, seperti semi-logam lainnya (atau metaloid), beberapa sifat boron bersifat metalik sementara yang lain lebih mirip dengan non-logam.
Boron kemurnian tinggi ada baik sebagai coklat gelap gelap amorf ke bubuk hitam atau logam kristal gelap, berkilau, dan getas.
Sangat keras dan tahan terhadap panas, boron adalah konduktor listrik yang buruk pada suhu rendah, tetapi ini berubah ketika suhu naik. Sementara boron kristal sangat stabil dan tidak reaktif dengan asam, versi amorf perlahan-lahan teroksidasi di udara dan dapat bereaksi dengan keras dalam asam.
Dalam bentuk kristal, boron adalah yang paling sulit kedua dari semua elemen (di belakang hanya karbon dalam bentuk intan) dan memiliki salah satu suhu leleh tertinggi. Mirip dengan karbon, di mana peneliti awal sering salah mengartikan elemen, boron membentuk ikatan kovalen stabil yang membuatnya sulit untuk diisolasi.
Elemen nomor lima juga memiliki kemampuan untuk menyerap sejumlah besar neutron, menjadikannya bahan yang ideal untuk batang kendali nuklir.
Penelitian terbaru menunjukkan bahwa ketika super-cooled, boron membentuk struktur atom yang sama sekali berbeda yang memungkinkannya untuk bertindak sebagai superkonduktor.
Sejarah Boron
Sementara penemuan boron dikaitkan dengan kimiawan Prancis dan Inggris yang meneliti mineral borat pada awal abad ke-19, diyakini bahwa sampel murni dari unsur tersebut tidak diproduksi sampai 1909.
Boron mineral (sering disebut sebagai borat), bagaimanapun, sudah digunakan oleh manusia selama berabad-abad. Penggunaan boraks yang pertama kali tercatat (yang terjadi secara alami natrium borat) adalah oleh tukang emas Arab yang mengaplikasikan senyawa tersebut sebagai fluks untuk memurnikan emas dan perak pada abad ke-8.
Glazes pada keramik Cina yang berasal dari antara abad ke-3 dan ke-10 M juga telah terbukti memanfaatkan senyawa alami.
Penggunaan Modern Boron
Penemuan kaca borosilikat stabil panas pada akhir 1800-an memberikan sumber baru permintaan mineral borat. Memanfaatkan teknologi ini, Corning Glass Works memperkenalkan piranti kaca Pyrex pada tahun 1915.
Pada tahun-tahun pascaperang, aplikasi boron berkembang untuk mencakup berbagai industri yang terus melebar. Boron nitrida mulai digunakan dalam kosmetik Jepang, dan pada tahun 1951, metode produksi untuk serat boron dikembangkan. Reaktor nuklir pertama, yang datang secara on-line selama periode ini, juga memanfaatkan boron dalam batang kendali mereka.
Segera setelah bencana nuklir Chernobyl pada tahun 1986, 40 ton senyawa boron dibuang ke reaktor untuk membantu mengendalikan pelepasan radionuklida.
Pada awal 1980-an, pengembangan magnet bumi permanen langka berkekuatan tinggi semakin menciptakan pasar baru yang besar untuk elemen tersebut.
Lebih dari 70 metrik ton magnet neodymium-iron-boron (NdFeB) sekarang diproduksi setiap tahun untuk digunakan dalam segala hal mulai dari mobil elektrik hingga headphone.
Pada akhir 1990-an, baja boron mulai digunakan dalam mobil untuk memperkuat komponen struktural, seperti palang pengaman.
Produksi Boron
Meskipun lebih dari 200 jenis mineral borat ada di kerak bumi, hanya empat akun untuk lebih dari 90 persen ekstraksi komersial senyawa boron dan boron: tincal, kernite, colemanite, dan ulexite.
Untuk menghasilkan bentuk bubuk boron yang relatif murni, boron oksida yang ada dalam mineral dipanaskan dengan fluks magnesium atau aluminium. Pengurangan menghasilkan bubuk boron unsur yang kira-kira 92 persen murni.
Boron murni dapat diproduksi dengan mengurangi lebih lanjut boron halida dengan hidrogen pada suhu lebih dari 1500 C (2732 F).
Boron kemurnian tinggi, yang diperlukan untuk digunakan dalam semikonduktor, dapat dibuat dengan menguraikan diborane pada suhu tinggi dan menumbuhkan kristal tunggal melalui peleburan zona atau metode Czolchralski.
Aplikasi untuk Boron
Sementara lebih dari enam juta metrik ton mineral yang mengandung boron ditambang setiap tahun, sebagian besar dari ini dikonsumsi sebagai garam borat, seperti asam borat dan boron oksida, dengan sangat sedikit yang diubah menjadi unsur boron. Bahkan, hanya sekitar 15 metrik ton unsur boron yang dikonsumsi setiap tahun.
Luasnya penggunaan senyawa boron dan boron sangat luas. Beberapa memperkirakan bahwa ada lebih dari 300 kegunaan elemen yang berbeda dalam berbagai bentuknya.
Lima kegunaan utama adalah:
- Kaca (misalnya, kaca borosilikat yang stabil secara termal)
- Keramik (misalnya, ubin glasir)
- Pertanian (misalnya, asam borat dalam pupuk cair).
- Deterjen (misalnya, natrium perborate dalam deterjen pencuci)
- Pemutih (misalnya penghilang noda rumah tangga dan industri)
Aplikasi Boron Metalurgi
Meskipun boron metalik memiliki sangat sedikit penggunaan, elemen ini sangat dihargai dalam sejumlah aplikasi metalurgi. Dengan menghilangkan karbon dan kotoran lain karena terikat dengan besi, sejumlah kecil boron — hanya beberapa bagian per juta — ditambahkan ke baja dapat membuatnya empat kali lebih kuat daripada baja berkekuatan tinggi rata-rata.
Kemampuan unsur untuk melarutkan dan menghilangkan film oksida logam juga membuatnya ideal untuk pengelasan fluks. Boron triklorida menghilangkan nitrida, karbida, dan oksida dari logam cair. Akibatnya, boron triklorida digunakan dalam pembuatan paduan aluminium, magnesium, seng dan tembaga.
Dalam metalurgi serbuk, kehadiran borida logam meningkatkan konduktivitas dan kekuatan mekanik. Dalam produk-produk besi, keberadaannya meningkatkan ketahanan terhadap korosi dan kekerasan, sedangkan pada paduan titanium yang digunakan dalam rangka jet dan borot bagian borides meningkatkan kekuatan mekanik.
Serat boron, yang dibuat dengan menyimpan unsur hidrida pada kawat tungsten, kuat, bahan struktural ringan yang cocok untuk digunakan dalam aplikasi aerospace, serta klub golf dan pita tarik tinggi.
Dimasukkannya boron dalam magnet NdFeB sangat penting untuk fungsi magnet permanen berkekuatan tinggi yang digunakan dalam turbin angin, motor listrik, dan berbagai elektronik.
Probeitas boron terhadap menyerap neutron memungkinkan untuk digunakan dalam batang kendali nuklir, perisai radiasi, dan detektor neutron.
Akhirnya, boron karbida, zat ketiga yang paling sulit diketahui, digunakan dalam pembuatan berbagai armor dan rompi antipeluru serta abrasive dan bagian aus.
Sumber:
Chemicool. Boron
URL: http://www.chemicool.com/elements/boron.html
USGS. Informasi Mineral. Boron
URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/boron/