5　硼

硼是第ⅢA族元素。硼在周期表中的位置介于金属和非金属之间（半金属）。它是一种半导体而不是金属导体。它的化学性质更接近于硅而不是铝、镓、铟和铊。

硼晶体的化学性质不活泼，不与沸腾的氢氟酸或盐酸反应。硼的粉末可以与热的浓硝酸缓慢反应。

5.1　发现史

数千年以前，人们就已经发现了硼的化合物。但是直到1808年，戴维爵士、盖-吕萨克（1778—1850）和泰纳尔（1777—1857）才通过用钾还原硼酸的方法得到了硼的单质。

5.2　用途

• 无定形硼可以用于烟火（独特的绿色）和火箭（引燃）。

• 硼酸或含硼的酸可用于无毒的防腐剂。

• 硼砂（Na2B4O7·10H2O）是焊接中的清洗剂。

• 硼砂（Na2B4O7·10H2O）是洗涤剂中的水软化剂。

• 含硼化合物可以用于生产珐琅。这些珐琅用于包裹电冰箱、洗衣机等电器中的钢材。

• 硼化合物广泛应用于生产珐琅和硼硅酸盐玻璃。

• 硼化合物可用于治疗关节炎。

•10B可以用作核反应堆的控制装置。硼可以用于核放射物的保护装置和探测中子的仪器。

• 氮化硼的硬度与金刚石相当。它是电的绝缘体，但是导电性却像金属一样。同时它还有类似石墨的润滑性。

• 硼氢化物可以用作火箭燃料。

• 硼纤维是一种高强度、低密度的材料，可用作高级航空结构材料（低密度的硼化合物也可）。

• 硼纤维可用于纤维光学的研究。

• 在北美洲，经常使用硼酸杀灭蟑螂、蠹虫、蚂蚁和其他昆虫。

5.3　制备方法

因为硼单质可实现工业化生产，所以通常无需在实验室中制备它，而是从市场上购买。最常见的硼矿是电气石、硼砂［Na2B4O5（OH）4·8H2O］和四水硼砂［Na2B4O5（OH）4·2H2O］。生产纯净的硼比较困难：先用硼砂制备硼酸［B（OH）3］，再用熔融硼酸［B（OH）3］制备氧化硼，最后用镁还原氧化硼，便可得到硼的单质。

B2O3+3Mg2B+3MgO

也可以通过一些化合物的热分解反应获得少量高纯度的硼，例如可以将三溴化硼（BBr3）和氢气通过加热的钽丝来制备硼；当钽丝的温度超过1000℃时，该反应的收率会比较高。

5.4　生物作用和危险性

在自然界中不存在硼单质。它通常以硼酸的形式出现在一些矿泉水中，或以硼酸盐的形式出现在硼砂和硬硼酸钙石中。钠硼解石是天然的光学材料，受到了人们广泛的关注。

人类在饮食中可能并不需要硼，但硼也许是一种重要的“超痕量”元素。硼是绿藻和高等植物的必需元素。

大剂量的硼化合物有毒，硼的化合物可能会致癌。

5.5　化学性质

（1）硼与空气的反应

硼在空气中的化学性质取决于它的晶型、温度、颗粒的大小和纯度。大块的硼在室温下并不与空气反应。在较高的温度下，硼会发生燃烧，并形成三氧化二硼（B2O3）。

4B+3O2（g）2B2O3（s）

（2）硼与卤素单质的反应

硼与卤素单质氟气、氯气和溴单质剧烈反应，分别生成三卤化物氟化硼（Ⅲ）BF3、氯化硼（Ⅲ）BCl3和溴化硼（Ⅲ）BBr3。

2B（s）+3F2（g）2BF3（g）

2B（s）+3Cl2（g） 2BCl3（g）

2B（s）+3Br2（g） 2BBr3（l）

（3）硼与酸的反应

晶态硼不与沸腾的盐酸（HCl）或氢氟酸（HF）反应。加热粉末状的氧化硼，可以与浓硝酸缓慢地反应。

（4）其他

在通常条件下，硼不与水和稀碱发生反应但有氧化剂存在时，硼与强碱共溶而得到偏硼酸盐。