Bor Madeni Ve Kullanım Alanları

**Prof. Dr. Sinsi** · 10-10-2012

Bor

En yaygın bilinen türevi olan “boraks”, Araplarca “tinkal” olarak da adlandırılırdı, 16

yüzyılda ergitme işlemlerinde kullanılırdı

Yaygın uygulama alanı bulunan borik asit ilk kez 1702’de Homberg tarafından hazırlanmıştır

Ayrıca 1808’de Davy borik asit elektrolizinden amorf bor elde etmiş ve 1856’da Wöhler ve Sainte-Claire Deville tarafından kristalin modifikasyonu tarif edilmiştir

Bor kimyası

Borun temel cevherleri; kernit (Na2B4O7

4H2O), boraks (Na2B4O7

10H2O), kolemanit (Ca2B6O11

5H2O) ve uleksit (NaCaB5O9

8H2O) gibi boratlardır

Bor bileşiklerinin yaygın kullanımları ve borun element olarak erken tanımlanmış olmasına karşın, bor kimyası çalışmaları nispeten kısıtlı bir alanda sürdürülmüştür

Bunun nedenleri; temel olarak bor bileşiklerinin hidroliz veya oksidasyona yönelik stabil olmayan nitelikleri ve malzemelerin birçoğunun kullanımındaki yapısal zorluklarıydı

Nihayet Stock ünlü deneysel vakum tekniğini geliştirince bor kimyasının araştırılmasında yeni bir kapı aralandı

Grup IIIA elementlerinden sadece bor bir ametaldir

Bu gruptaki diğer elementler; alüminyum, galyum, indiyum ve talyumdur

Bor, gruptaki diğer elementlerden çok daha küçük bir atomdur

Bu durum, ametal bor ve metal özellikteki diğer grup elemanları arasında belirli farklılıklara neden olur

Ga, In ve Tl’un atom büyüklükleri periyodik sınıflandırmada kendilerinden hemen önce gelen elementlerin elektronik iç yapılarından etkilenir (özellikle lantanitten sonra gelen talyum örneğinde görüleceği gibi)

Bu nedenle de atom yarıçapı ani şekilde veya standart olarak bu elementlerin artan atom numaralarıyla birlikte artmaz

Bu elementlerin göreceli şekilde küçük oluşları gruptan aşağı inerken bile beklenen şekilde azalmayan nispeten yüksek iyonizasyon potansiyeli içermelerine neden olur

Bu elementlerin hiçbiri en ufak şekilde bile basit bir anyon oluşturma eğiliminde değillerdir

Elementlerin elektronik konfigürasyonlarının da mantıklı kıldığı biçimde en sık rastlanır oksidasyon seviyesi +3’tür

Nispeten yüksek olan bu değer, göreceli olarak küçük iyonik yarıçaplarla biraraya gelerek üstün polarize nitelikleri olan tipler ortaya çıkarmaktadır

Buna bağlı olarak, +3 değerli bileşiklerin elementleri baskın şekilde kovalenttir; bu kovalent nitelik ayrıca göreceli olarak elementlerin yüksek ilk üç iyonizasyon potansiyelinden de kaynaklanmaktadır

İstisnai olarak kendi kimyasında ametal olan bor haricindeki diğer IIIA elementleri su çözeltisinde +3 değerlikli iyon olarak bulunurlar

Bu iyonlar yüksek oranda su içerirler, ancak hidrasyon ısıları çok yüksektir

Çok yüksek sıcaklıkta (2000°C) bor birçok metalle raksiyona girerek borürler oluşturur

Bu madde çok serttir, kimyasal olarak stabildir ve metalik iletkenliği gelişmiştir

Bazı metalik borürlerin kristallerinde bor atomları aralıklıdır, diğerlerinde zincirler veya bor atomu katmanları (tabakaları) mevcuttur

Magnezyum borür (MgB2), diğer borürlerden farklı olarak bor hidrür karışımları üretecek şekilde hidrolize formda mevcuttur

Bor, amonyak veya nitrojen ile yüksek sıcaklıklarda bor nitrür (BN) oluşturacak şekilde reaksiyona girer

Bu malzeme karbonla izoelektroniktir ve grafite benzerdir, fakat farklı olarak bor ve nitrür atomları içeren kristal bir yapısı vardır

Çok yüksek sıcaklık ve basınçta BN’ün bu modifikasyonu elmas türü kafes (latis) formuna dönüşür ve elmas kadar serttir

Bor; periyodik cetvelde alüminyum, galyum, indiyum ve talyum ile beraber 13

grupta bulunur

Bu grupta bulunan tüm elementlerin 3 valenz elektronları vardır

Normalde dörtten az valenz elektronu bulunan elementler metal kafeslerde kristalleşir

Bu acıdan bor istisnai bir durum sergiler, çünkü +3 yüklü serbest iyon oluşturmaz

Bor atomlarının 3 valenz elektronu ve 4 valenz orbitali vardır

Bu atomlar yüksek iyonizasyon enerjisi ve büyük sayılabilecek elektronegatifliğinden ötürü kovalent bağ kurma eğilimi gösterirler

Bor´un komplike ve essiz yapısı atomlarındaki elektron eksikliğinden kaynaklanmaktadır

Bor, oksijene olan büyük ilgisinden dolayı doğada saf olarak bulunmaz

Borun stabil olmayan saf halinin yani sıra 4 allotropu bulunur ve bu yüzden maddesel halini (katı, sıvı, gaz) değiştirmeden değişik yapılara geciş yapabilir

Bunun görüldüğü başka bir örnekte 2 allotropu bulunan karbon´dur (grafit, elmas)

Borun seçkin özellikleri nanoteknolojinin kullanımı ile daha da geliştirilebilir

Buna en iyi örneklerden biriside NNT tarafından üretilen ve tam da aşırı sertliğinden dolayı sürtünme azaltıcı etken olarak kullanılan bor elmas tozudur (MCDP)

Bu durum yalnızca kristallerin çok çok küçük olması ve yuvarlanan bilyeler gibi yüzeyi çizmeden çalışmasıyla gerçekleşebilmektedir

10-10-2012	#1
Prof. Dr. Sinsi	Bor Madeni Ve Kullanım Alanları Bor En yaygın bilinen türevi olan “boraks”, Araplarca “tinkal” olarak da adlandırılırdı, 16 yüzyılda ergitme işlemlerinde kullanılırdı Yaygın uygulama alanı bulunan borik asit ilk kez 1702’de Homberg tarafından hazırlanmıştır Ayrıca 1808’de Davy borik asit elektrolizinden amorf bor elde etmiş ve 1856’da Wöhler ve Sainte-Claire Deville tarafından kristalin modifikasyonu tarif edilmiştir Bor kimyası Borun temel cevherleri; kernit (Na2B4O74H2O), boraks (Na2B4O710H2O), kolemanit (Ca2B6O115H2O) ve uleksit (NaCaB5O98H2O) gibi boratlardır Bor bileşiklerinin yaygın kullanımları ve borun element olarak erken tanımlanmış olmasına karşın, bor kimyası çalışmaları nispeten kısıtlı bir alanda sürdürülmüştür Bunun nedenleri; temel olarak bor bileşiklerinin hidroliz veya oksidasyona yönelik stabil olmayan nitelikleri ve malzemelerin birçoğunun kullanımındaki yapısal zorluklarıydı Nihayet Stock ünlü deneysel vakum tekniğini geliştirince bor kimyasının araştırılmasında yeni bir kapı aralandı Grup IIIA elementlerinden sadece bor bir ametaldir Bu gruptaki diğer elementler; alüminyum, galyum, indiyum ve talyumdur Bor, gruptaki diğer elementlerden çok daha küçük bir atomdur Bu durum, ametal bor ve metal özellikteki diğer grup elemanları arasında belirli farklılıklara neden olur Ga, In ve Tl’un atom büyüklükleri periyodik sınıflandırmada kendilerinden hemen önce gelen elementlerin elektronik iç yapılarından etkilenir (özellikle lantanitten sonra gelen talyum örneğinde görüleceği gibi) Bu nedenle de atom yarıçapı ani şekilde veya standart olarak bu elementlerin artan atom numaralarıyla birlikte artmaz Bu elementlerin göreceli şekilde küçük oluşları gruptan aşağı inerken bile beklenen şekilde azalmayan nispeten yüksek iyonizasyon potansiyeli içermelerine neden olur Bu elementlerin hiçbiri en ufak şekilde bile basit bir anyon oluşturma eğiliminde değillerdir Elementlerin elektronik konfigürasyonlarının da mantıklı kıldığı biçimde en sık rastlanır oksidasyon seviyesi +3’tür Nispeten yüksek olan bu değer, göreceli olarak küçük iyonik yarıçaplarla biraraya gelerek üstün polarize nitelikleri olan tipler ortaya çıkarmaktadır Buna bağlı olarak, +3 değerli bileşiklerin elementleri baskın şekilde kovalenttir; bu kovalent nitelik ayrıca göreceli olarak elementlerin yüksek ilk üç iyonizasyon potansiyelinden de kaynaklanmaktadır İstisnai olarak kendi kimyasında ametal olan bor haricindeki diğer IIIA elementleri su çözeltisinde +3 değerlikli iyon olarak bulunurlar Bu iyonlar yüksek oranda su içerirler, ancak hidrasyon ısıları çok yüksektir Çok yüksek sıcaklıkta (2000°C) bor birçok metalle raksiyona girerek borürler oluşturur Bu madde çok serttir, kimyasal olarak stabildir ve metalik iletkenliği gelişmiştir Bazı metalik borürlerin kristallerinde bor atomları aralıklıdır, diğerlerinde zincirler veya bor atomu katmanları (tabakaları) mevcuttur Magnezyum borür (MgB2), diğer borürlerden farklı olarak bor hidrür karışımları üretecek şekilde hidrolize formda mevcuttur Bor, amonyak veya nitrojen ile yüksek sıcaklıklarda bor nitrür (BN) oluşturacak şekilde reaksiyona girer Bu malzeme karbonla izoelektroniktir ve grafite benzerdir, fakat farklı olarak bor ve nitrür atomları içeren kristal bir yapısı vardır Çok yüksek sıcaklık ve basınçta BN’ün bu modifikasyonu elmas türü kafes (latis) formuna dönüşür ve elmas kadar serttir Bor; periyodik cetvelde alüminyum, galyum, indiyum ve talyum ile beraber 13grupta bulunur Bu grupta bulunan tüm elementlerin 3 valenz elektronları vardır Normalde dörtten az valenz elektronu bulunan elementler metal kafeslerde kristalleşir Bu acıdan bor istisnai bir durum sergiler, çünkü +3 yüklü serbest iyon oluşturmaz Bor atomlarının 3 valenz elektronu ve 4 valenz orbitali vardır Bu atomlar yüksek iyonizasyon enerjisi ve büyük sayılabilecek elektronegatifliğinden ötürü kovalent bağ kurma eğilimi gösterirler Bor´un komplike ve essiz yapısı atomlarındaki elektron eksikliğinden kaynaklanmaktadır Bor, oksijene olan büyük ilgisinden dolayı doğada saf olarak bulunmaz Borun stabil olmayan saf halinin yani sıra 4 allotropu bulunur ve bu yüzden maddesel halini (katı, sıvı, gaz) değiştirmeden değişik yapılara geciş yapabilir Bunun görüldüğü başka bir örnekte 2 allotropu bulunan karbon´dur (grafit, elmas) Borun seçkin özellikleri nanoteknolojinin kullanımı ile daha da geliştirilebilir Buna en iyi örneklerden biriside NNT tarafından üretilen ve tam da aşırı sertliğinden dolayı sürtünme azaltıcı etken olarak kullanılan bor elmas tozudur (MCDP) Bu durum yalnızca kristallerin çok çok küçük olması ve yuvarlanan bilyeler gibi yüzeyi çizmeden çalışmasıyla gerçekleşebilmektedir