Een serie artikelen over de verschillende elementen. De legoblokjes waarmee wijzelf, onze aarde en de materie van het universum is opgebouwd hebben allemaal hun eigen specifieke eigenschappen. In deze serie gaan we stap voor stap langs elk element en kijken we wat voor zinvolle zaken de wikipedia erover te zeggen heeft, met daarnaast een interessant filmpje van de universteit van Nottingham waarmee verschillende experimenten met het betreffende element worden gedaan.
Vandaag nummer 5 van de 118 elementen, Boor (B).
Waar komt boor veel voor?
Boor is een vrij zeldzaam element: de aardkorst bestaat slechts voor ongeveer een honderdduizendste deel uit boor. Boor komt op aarde niet in zuivere vorm voor, maar opgelost in water of in mineralen zoals boraten. 63 procent van de gemakkelijk winbare boorreserves bevinden zich in één land: Turkije, om precies te zijn in de provincies EskiÅŸehir, Kütahya en Balıkesir. In de Amerikaanse Mojavewoestijn bevindt zich een grote dagbouwmijn die meer dan de helft van alle boor ter wereld produceert. Hoewel boor één van de eenvoudigste kernen heeft, wordt het element alleen gevormd onder invloed van kosmische straling en niet in sterren, waardoor het ook in dit heelal zeldzaam is.
Wat zijn de eigenschappen van boor?
Boor is een licht atoom met vijf protonen en zes (11B) resp. vijf (10B) neutronen in de kern. In zuivere vorm is boor een extreem hard, zwart halfmetaal dat pas boven de 2000 graden smelt. De isotoop boor-10, die 19,9% van alle aardse boor uitmaakt, is zeer effectief in het vangen van neutronen. Boor-11, verantwoordelijk voor de rest, kan in theorie voor neutronloze kernfusie gebruikt worden. Als een proton op een boor-11 kern af wordt gevuurd met een voldoend hoge energie (500 keV, de energie dus die een proton krijgt door 500 000 volt spanningsverschil), ontstaat koolstof-12 dat bij deze energie direct uiteenvalt in drie relatief ongevaarlijke alfadeeltjes oftewel heliumkernen, zonder dat neutronen vrijkomen die andere atomen radioactief kunnen maken. Helaas zijn de technische uitdagingen enorm. Boor kan net als stikstof drie (in bepaalde gevallen zelfs vijf) atoombindingen vormen met andere atomen. Omdat het booratoom maar klein is, dus ladingen dicht bij elkaar liggen en er veel atoombindingen per centimeter zijn, doen veel borides (zoals het extreem harde stikstofboride, BN, waarvan de kubische vorm bekend staat als borazon) qua hardheid maar weinig tot niets onder voor koolstofverbindingen zoals diamant.
Toepassingen
Boorzuur wordt veel gebruikt in de textielindustrie. Boorsilicaatglazen zijn technisch erg belangrijk. In vuurwerk geeft toevoeging van het element in amorfe vorm een groene kleur. Boorverbindingen worden onderzocht en toegepast in een breed spectrum van biochemische toepassingen zoals suikerdoorlatende membranen, sensors voor koolhydraten, bestrijding van artritis en in neutronentherapie. 10B heeft een grote werkzame doorsnede voor neutroneninvangst en wordt daarom ook in de nucleaire industrie toegepast, bijvoorbeeld in regelstaven in kernreactoren. Boranen zijn wel voorgesteld als raketbrandstof omdat bij verbranding een grote hoeveelheid energie vrijkomt.
Ze komen in allerlei vormen voor maar ook in diverse gradaties van intensiteit. Het zijn groeilijnen die de opbouw van de ruwe steen laten zien. Ook zijn er uitwendige kenmerken zoals “baard”, die overblijft wanneer de steen te hard gesneden is, en “nijf” die achterblijft wanneer de steen zuinig gesneden is. Beide kenmerken zijn op de rondist te zien. Al deze kenmerken bepalen de zuiverheid van de steen die in verschillende categorieën wordt ingedeeld: LC, VVS1, VVS2, VS1, VS2, SI1, SI2, P1, P2, P3. De beoordeling hiervan gebeurt altijd visueel met een loep en onder een lamp die een licht uitstraalt gelijkwaardig aan daglicht. De loep heeft een vergroting van 10 en is een achromaat , vrij van sferische en chromatische aberraties . Dit wil zeggen dat de diamant volledig scherp en zonder kleurafwijkingen kan waargenomen worden door de lens van de loep.
BN, Borazon is het hardst bekende materiaal, harder dan diamant. Dat zullen de BNers leuk vinden!
Aangepast, ik heb een link aangebracht.