Boron adalah unsur kimia dengan simbol B dan nomor atom 5. Diproduksi seluruhnya oleh spallation sinar kosmik dan supernova dan tidak oleh nukleosintesis bintang, ini adalah elemen dengan kelimpahan rendah di tata surya dan di kerak bumi. Boron terkonsentrasi di Bumi dengan kelarutan air dari senyawa alami yang paling palin g umum terjadi, mineral borat. Ini ditambang industri sebagai evaporites, seperti boraks dan kernite. Deposito Depo sito boron terbesar diketahui berada di Turki, produsen terbesar mineral boron. Boron unsur adalah metalloid yang ditemukan dalam jumlah kecil di meteoroid tapi boron yang dikolesi secara kimia tidak ditemukan secara alami di Bumi. Secara industri, boron sangat murni diproduksi dengan susah payah karena kontaminasi refraktori oleh karbon atau unsur lainnya. Beberapa allotropes boron ada: boron amorf adalah bubuk coklat; boron kristal berwarna keperakan sampai hitam, sangat keras (sekitar 9,5 pada skala Mohs), dan konduktor kond uktor listrik yang buruk pada suhu kamar. Penggunaan utama unsur boron adalah sebagai seba gai filamen boron dengan aplikasi yang serupa dengan serat karbon pada beberapa bahan dengan kekuatan tinggi. Boron terutama digunakan dalam senyawa sen yawa kimia. Sekitar setengah dari semua konsumsi secara global, boron digunakan sebagai aditif dalam serat kaca dari fiberglass yang mengandung boron untuk bahan isolasi dan struktural. Penggunaan terkemuka berikutnya adalah pada polimer dan keramik dengan kekuatan tinggi, bahan struktural dan tahan api ringan. Kaca borosilikat diinginkan untuk kekuatan yang lebih besar dan ketahanan sengatan termal dari pada gelas soda biasa. Senyawa Boron digunakan sebagai pupuk di pertanian dan sodium perborate bleaching. Sejumlah kecil boron digunakan sebagai dopan dalam semikonduktor, dan intermediet reagen dalam sintesis bahan kimia organik. Beberapa obat organik yang mengandung boron digunakan atau sedang dipelajari. Boron alami terdiri dari dua isotop stabil, salah satunya (boron-10) memiliki sejumlah kegunaan sebagai agen penangkap neutron. Dalam biologi, borat memiliki toksisitas rendah pada mamalia (mirip dengan garam mej a), namun lebih beracun untuk arthropoda dan digunakan sebagai insektisida. Asam borat agak antimikroba, dan beberapa antibiotik organik yang mengandung boron alami diketahui. [13] Senyawa Boron berperan menguat di dinding sel semua tanaman, membuat boron menjadi nutrisi tanaman yang diperlukan. Tidak ada konsensus apakah boron adalah nutrisi penting bagi mamalia, termasuk manusia, walaupun ada beberapa bukti yang mendukung kesehatan tulang.
Sejarah Kata boron diciptakan dari boraks, mineral yang darinya diisolasi, dengan analogi dengan karbon, yang menyerupai boron secara kimiawi.
Sassolite. Borax, bentuk mineralnya yang kemudian dikenal sebagai tincal, glazes digunakan di China dari tahun 300 M, dan beberapa boraks mentah mencapai Barat, di mana alkemis Persia Jābir ibn
Hayyān tampaknya menyebutkannya pada tahun 700 M. Marco Polo membawa beberapa glazur kembali ke Italia di abad ke-13. Agricola, sekitar tahun 1600, melaporkan penggunaan boraks sebagai fluks dalam metalurgi. Pada tahun 1777, 17 77, asam borat dikenali di mata air panas (soffioni) di dekat Florence, Italia, dan dikenal sebagai sal sedativum, dengan penggunaan medis. Mineral langka itu disebut sassolite, yang ditemukan di Sasso, Italia. Sasso adalah sumber utama borax
Eropa dari tahun 1827 sampai 1872, ketika sumber Amerika menggantikannya. [14] [15] Senyawa Boron relatif jarang digunakan sampai akhir 1800an ketika Perusahaan Minyak Pacific Borax Francis Marion Smith mempopulerkan dan menghasilkannya dalam volume dengan biaya rendah. [16] Boron tidak dikenali sebagai elemen sampai diisolasi oleh Sir Humphry Davy [9] dan oleh Joseph Louis Gay-Lussac dan Louis Jacques Thénard. [8] Pada tahun 1808 Davy mengamati bahwa arus listrik yang dikirim melalui larutan borat menghasilkan endapan coklat pada salah satu elektroda. Dalam percobaan selanjutnya, ia menggunakan kalium untuk mengurangi asam borat dan bukan elektrolisis. Dia menghasilkan cukup boron untuk mengkonfirmasi unsur baru dan menamai unsur borakium. [9] Gay-Lussac dan Thénard menggunakan besi untuk mengurangi asam borat pada suhu tinggi. Dengan mengoksidasi boron dengan udara, mereka menunjukkan bahwa asam borat adalah produk oksidasi boron. [8] [17] Jöns Jakob Berzelius mengidentifikasi boron sebagai elemen pada tahun 1824. [18] Boron murni bisa dibilang pertama kali diproduksi oleh ahli kimia Amerika Yehezkiel Weintraub pada tahun 1909. [19] [20] [21] Persiapan unsur boron di laboratorium Rute paling awal ke unsur boron melibatkan reduksi oksida borat dengan logam seperti magnesium atau aluminium. Namun, produk ini hampir selalu terkontaminasi dengan borida logam tersebut. Boron murni dapat dibuat dengan mengurangi volatile boron halides dengan hidrogen pada suhu tinggi. Boron ultrasonik untuk digunakan dalam industri semikonduktor dihasilkan oleh dekomposisi diboran pada suhu tinggi dan kemudian dimurnikan lebih lanjut dengan proses peleburan atau Czochralski di zona. [22] Produksi senyawa boron tidak melibatkan pembentukan unsur boron, namun memanfaatkan ketersediaan borate yang mudah. Karakteristik Alotrop Artikel utama: Allotropes boron Potongan Boron Boron mirip dengan karbon dalam kemampuannya membentuk jaringan molekular kovalen yang stabil. Bahkan boron yang tidak teratur (amorf) boron mengandung borosa biasa, yang terikat secara acak satu sama lain tanpa tatanan jarak jauh. [23] [24] Boron kristal adalah bahan hitam yang sangat keras dengan titik leleh di atas 2000 ° C. Ini membentuk empat polimorf utama: α rombohedral dan β-rombohedral (α-R dan β-R), γ dan β-tetragonal (β-T); Fase α-tetragonal juga ada (α-T), namun sangat sulit untuk diproduksi tanpa kontaminasi yang signifikan. Sebagian besar fasa didasarkan pada icosahedra B12, namun fasa-phase dapat digambarkan sebagai susunan tipe batuan dari pasangan atomosaosa dan B2. [25] Hal ini dapat diproduksi dengan mengompresi fase boron lainnya menjadi 12-20 GPa dan pemanasan sampai 1500-1800 ° C; tetap stabil setelah melepaskan suhu dan tekanan. Fase T diproduksi pada tekanan yang sama, namun suhu yang lebih tinggi dari 1800-2200 ° C. Seperti pada fasa α dan β, keduanya dapat hidup berdampingan pada kondisi sekitar dengan fase β menjadi lebih stabil. [25] [26] [27] Mengompresi boron di atas 160 GPa menghasilkan fase boron dengan struktur yang belum diketahui, dan fase ini adalah superkonduktor pada suhu 6-12 K. [28] Molekul borospherene
(fullerene-like B40)) dan borofen (struktur seperti graphene yang diusulkan) telah dijelaskan pada tahun 2014.
Kimia unsur Lihat juga: Kategori: Senyawa Boron. Boron unsur jarang dan kurang dipelajari karena bahan murni sangat sulit disiapkan. Sebagian besar penelitian tentang "boron" melibatkan sampel yang mengandung sejumlah kecil karbon. Perilaku kimia boron menyerupai silikon lebih dari aluminium. Boron kristalin secara kimiawi inert dan tahan terhadap serangan dengan merebus asam hidrofluorik atau hidroklorida. Bila terbagi halus, diserang secara perlahan oleh hidrogen peroksida konsentrat panas, asam nitrat pekat panas, asam sulfat panas atau campuran panas asam sulfat dan kromat. [20] Laju oksidasi boron bergantung pada kristalinitas, ukuran partikel, kemurnian dan suhu. Boron tidak bereaksi dengan udara pada suhu kamar, namun pada suhu yang lebih tinggi ia terbakar membentuk boron trioksida: [37]
4 B + 3 O2 → 2 B2O3 Model ball-and-stick anion tetraborate, [B4O5 (OH) 4] 2-, seperti yang terjadi pada boraks kristal, Na2 [B4O5 (OH) 4] · 8H2O. Atom boron berwarna merah muda, dengan bridging oxygens berwarna merah, dan empat hydroxyl hydrogens berwarna putih. Perhatikan dua boron adalah spon bermuatan trigonally tanpa muatan formal, sementara dua boron lainnya adalah spiral berepra tetrahedrally, masing-masing membawa muatan formal -1. Keadaan oksidasi semua boron adalah III. Campuran jumlah koordinasi boron ini dan muatan formal merupakan karakteristik mineral boron alami. Boron mengalami halogenasi untuk menghasilkan trihalida; sebagai contoh,
2 B + 3 Br2 → 2 BBr3 Trichloride dalam praktek biasanya dibuat dari oksida. [37] Senyawa kimia Struktur trifluorida Boron (III), menunjukkan orbital boron p "kosong" dalam ikatan kovalen koordinat pi-jenis Pada senyawa yang paling dikenal, boron memiliki status oksidasi formal III. Ini termasuk oksida, sulfida, nitrida, dan halida. [37] Trihalida mengadopsi struktur trigonal planar. Senyawa ini adalah asam Lewis sehingga mereka mudah membentuk adonan dengan donor pasangan elektron, yang disebut basis Lewis. Sebagai contoh, fluoride (F-) dan boron trifluorida (BF3) digabungkan untuk memberikan anion tetrafluoroborat, BF4-. Boron trifluorida digunakan dalam industri petrokimia sebagai katalisator. Halida bereaksi dengan air untuk membentuk asam borat. [37] Boron ditemukan di alam di Bumi seluruhnya sebagai berbagai oksida B (III), sering dikaitkan dengan unsur lainnya. Lebih dari seratus mineral borat mengandung boron dalam keadaan oksidasi +3. Mineral ini menyerupai silikat dalam beberapa hal, walaupun boron sering
ditemukan tidak hanya dalam koordinasi tetrahedral dengan oksigen, tetapi juga dalam konfigurasi planar trigonal. Tidak seperti silikat, mineral boron tidak mengandung boron dengan jumlah koordinasi lebih besar dari empat. Motif khas dicontohkan oleh anion tetraborate dari borax mineral umum, yang ditunjukkan di kiri. Beban negatif formal dari pusat borat tetrahedral diimbangi dengan kation logam dalam mineral, seperti sodium (Na +) dalam boraks. [37] Boran adalah senyawa kimia boron dan hidrogen, dengan formula generik BxHy. Senyawa ini tidak terjadi di alam. Banyak dari boranes dengan mudah mengoksidasi saat bersentuhan dengan udara, beberapa dengan keras. Anggota induk BH3 disebut borane, tetapi diketahui hanya dalam keadaan gas, dan dimerises untuk membentuk diborane, B2H6. Boran yang lebih besar semuanya terdiri dari kelompok boron yang polyhedral, beberapa di antaranya ada sebagai isomer. Sebagai contoh, isomer B20H26 didasarkan pada perpaduan dua gugus 10 atom. Boranes yang paling penting adalah diborane B2H6 dan dua produk pirolisisnya, pentaborane B5H9 dan decaborane B10H14. Sejumlah besar hidrida boron anion diketahui, mis. [B12H12] 2. Nomor oksidasi formal dalam boran adalah positif, dan didasarkan pada asumsi bahwa hidrogen dihitung sebagai -1 seperti pada hidrida logam aktif. Angka oksidasi rata-rata untuk boron kemudian hanya rasio hidrogen terhadap boron dalam molekul. Misalnya, dalam diborane B2H6, keadaan oksidasi boron adalah +3, namun pada decaborane B10H14, ini adalah 7/5 atau +1.4. Dalam senyawa ini, keadaan oksidasi boron seringkali bukan bilangan bulat. Nitrida boron penting untuk variasi struktur yang mereka adopsi. Mereka menunjukkan struktur yang analog dengan berbagai alotrop karbon, termasuk grafit, berlian, dan nanotube. Dalam struktur seperti berlian, yang disebut boron nitrida kubik (tradename Borazon), atom boron ada pada struktur tetrahedral atom karbon di berlian, namun satu dari setiap empat ikatan BN dapat dipandang sebagai ikatan kovalen koordinat, dimana dua elektron disumbangkan. oleh atom nitrogen yang bertindak sebagai basa Lewis ke ikatan ke pusat boron asam Lewis (III). Cubic boron nitride, antara aplikasi lainnya, digunakan sebagai abrasif, karena memiliki kekerasan yang sebanding dengan berlian (kedua zat tersebut mampu menghasilkan goresan satu sama lain). Di senyawa BN analog grafit, boron nitrida heksagonal (h-BN), atom boron bermuatan positif dan bermuatan negatif di setiap bidang terletak berdekatan dengan atom yang diberi muatan di bidang berikutnya. Akibatnya, grafit dan h-BN memiliki sifat yang sangat berbeda, walaupun keduanya pelumas, karena pesawat-pesawat ini saling lolos dengan mudah. Namun, hBN adalah konduktor termal dan termal yang relatif buruk dalam arah planar. [38] [39] Kimia organoboron Artikel utama: Kimia organoboron Sejumlah besar senyawa organoboron diketahui dan banyak berguna dalam sintesis organik. Banyak yang dihasilkan dari hydroboration, yang menggunakan diborane, B2H6, bahan kimia borane sederhana. Senyawa organoboron (III) biasanya berupa tetrahedral atau trigonal planar, misalnya tetraphenylborate, [B (C6H5) 4] - vs triphenylborane, B (C6H5) 3. Namun, beberapa atom boron bereaksi satu sama lain memiliki kecenderungan untuk membentuk struktur dodecahedral (12-sisi) dan icosahedral (20 sisi) yang tersusun sepenuhn ya dari atom boron, atau dengan jumlah heteroatom karbon yang bervariasi.
Bahan kimia organoboron telah digunakan dalam penggunaan yang beragam seperti boron karbida (lihat di bawah), keramik keras yang sangat kompleks yang terdiri dari anion dan kumparan cluster boron-karbon, untuk karboran, senyawa kimia cluster boron yang dapat terhalogenasi untuk membentuk struktur reaktif termasuk asam carborane, yang sup eracid. Sebagai contoh, karboran membentuk bagian molekul yang berguna yang menambahkan boron dalam jumlah besar ke biokimia lainnya untuk mensintesis senyawa yang mengandung boron untuk terapi penangkapan neutron boron untuk kanker.
Senyawa B (I) dan B (II) Meskipun tidak ditemukan di Bumi secara alami, b oron membentuk berbagai senyawa stabil dengan keadaan oksidasi formal kurang dari tiga. Seperti banyak senyawa kovalen, keadaan oksidasi formal seringkali sedikit berarti pada boron hidrida dan borida logam. Halida juga membentuk turunan B (I) dan B (II). BF, isoelektronik dengan N2, tidak dapat diisolasi dalam bentuk kental, namun B2F4 dan B4Cl4 memiliki karakteristik yang baik. [40]
Model bola dan tongkat superkonduktor magnesium diboride. Atom boron terletak pada lapisan seperti grafit aromatik heksagonal, dengan muatan -1 pada masing-masing atom boron. Ion magnesium (II) terletak di antara lapisan Senyawa boron logam biner, borida logam, mengandung boron dalam keadaan oksidasi negatif. Ilustrasi adalah magnesium diboride (MgB2). Setiap atom boron memiliki muatan formal -1 dan magnesium diberi muatan formal +2. Dalam materi ini, pusat boron adalah planar trigonal dengan ikatan rangkap ekstra untuk masing-masing boron, membentuk lembaran yang mirip dengan karbon dalam grafit. Namun, tidak seperti boron nitrida heksagonal, yang tidak memiliki elektron di bidang atom kovalen, elektron terdelokalisasi di magnesium diboride memungkinkannya untuk melakukan listrik yang mirip dengan grafit isoelektronik. Pada tahun 2001, bahan ini ditemukan sebagai superkonduktor suhu tinggi. [41] [42] Beberapa bororan logam lainnya menemukan aplikasi khusus sebagai bahan keras untuk alat pemotong. [43] Seringkali boron dalam borida memiliki keadaan oksidasi fraksional, seperti -1/3 dalam kalsium heksoinida (CaB6). Dari perspektif struktural, senyawa kimia boron yang paling khas adalah hidrida. Termasuk dalam seri ini adalah senyawa cluster dodecaborate (B12H122-), decaborane (B10H14), dan karboran seperti C2B10H12. Senyawa tersebut mengandung boron dengan jumlah koordinasi lebih besar dari empat. [37]
Isotop Artikel utama: Isotop boron Boron memiliki dua isotop alami dan stabil, 11B (80,1%) dan 10B (19,9%). Perbedaan massa
menghasilkan berbagai nilai δ11B, yang didefinisikan sebagai perbedaan fraksional antara 11B dan 10B dan secara tradisional dinyatakan dalam bagian per seribu, di perairan alami berkisar antara -16 sampai +59. Ada 13 isotop boron yang diketahui, isotop terpendek adalah 7B yang meluruh melalui emisi proton dan peluruhan alfa. Ini memiliki waktu paruh 3,5 × 10-22 s.
Fraksinasi isotop boron dikendalikan oleh reaksi pertukaran spesies boron B (OH) 3 dan [B (OH) 4] -. Isotop Boron juga difraksinasi selama kristalisasi mineral, selama perubahan fase H2O pad a sistem hidrotermal, dan selama perubahan batuan hidrotermal. Efek terakhir ini menghasilkan penghilangan ion [10B (OH) 4] yang istimewa ke tanah liat. Ini menghasilkan larutan yang diperkaya dalam 11B (OH) 3 dan oleh karena itu mungkin bertanggung jawab atas pengayaan 11B besar di air laut relatif terhadap kerak laut dan kerak benua; Perbedaan ini bisa bertindak sebagai tanda tangan isotop. [44] Pameran 17B yang eksotis menunjukkan sebuah halo nuklir, yaitu radiusnya lumayan lebih besar dari yang diperkirakan oleh model drop cair. [45] Isotop 10B berguna untuk menangkap neutron termal (lihat penampang neutron # Penampang khas). Industri nuklir memperkaya boron alami hingga hampir murni 10B. Produk sampingan yang kurang berharga, boron habis, hampir murni 11B. Pengayaan isotop komersial Karena penampang neutronnya yang tinggi, boron-10 sering digunakan untuk mengendalikan fisi pada reaktor nuklir sebagai bahan penangkap neutron. [46] Beberapa proses pengayaan skala industri telah dikembangkan; Namun, hanya distilasi vakum terionisasi dari adisi dimetil eter dari boron trifluorida (DME-BF3) dan kromatografi kolom borat yang d igunakan. [47] [48] Diperkaya boron (boron-10) Penampang neutron boron (kurva atas adalah untuk kurva 10B dan bawah untuk 11B) Diperkaya boron atau 10B digunakan di kedua perisai radiasi dan merupakan nukleida primer yang digunakan dalam terapi penangkapan neutron untuk kanker. Pada yang terakhir ("terapi penangkap neutron boron" atau BNCT), senyawa yang mengandung 10B dimasukkan ke dalam farmasi yang secara selektif diangkat oleh tumor dan jaringan ganas di dekatnya. Pasien kemudian diobati dengan sinar neutron energi rendah pada dosis radiasi neutron yang relatif rendah. Neutron, bagaimanapun, memicu partikel alfa sekunder berenergi dan jarak pendek dan radiasi ion berat lithium-7 yang merupakan produk dari reaksi nuklir neutron boron +, dan radiasi ion ini juga membombardir tumor, terutama dari dalam sel tumor. ] [50] [51] [52] Pada reaktor nuklir, 10B digunakan untuk pengendalian reaktivitas dan pada sistem shutdown darurat. Ini dapat berfungsi baik dalam bentuk batang kontrol borosilikat atau sebagai asam borat. Dalam reaktor air bertekanan, asam borat ditambahkan ke pendingin reaktor saat tanaman ditutup untuk pengisian bahan bakar. Kemudian secara perlahan disaring selama berbulan-bulan karena bahan fisil sudah habis dan bahan bakar menjadi kurang reaktif. [53] Di masa depan pesawat antariksa antar planet, 10B memiliki peran teoritis sebagai bahan struktural (seperti serat boron atau bahan nano BN) yang juga akan melayani peran khusus dalam perisai radiasi. Salah satu kesulitan dalam menghadapi sinar kosmik, yang sebagian besar merupakan proton energi tinggi, adalah bahwa beberapa radiasi sekunder dari interaksi sinar kosmik dan bahan pesawat ruang angkasa adalah neutron spallation energi tinggi. Neutron semacam itu dapat dimoderasi oleh bahan-bahan yang memiliki unsur-unsur ringan seperti polietilen, namun neutron yang dimoderasi terus menjadi bahaya radiasi kecuali jika aktif menyerap perisai. Di antara elemen ringan yang menyerap neutron termal, 6Li dan 10B muncul
sebagai bahan struktural ruang angkasa potensial yang berfungsi baik untuk penguatan mekanis dan proteksi radiasi. [54
Boron yang mengalami deplet (boron-11) Semikonduktor yang mengeras radiasi Radiasi kosmik akan menghasilkan neutron sekunder jika menyentuh struktur ruang angkasa. Neutron tersebut akan ditangkap pada 10B, jika ada di semikonduktor ruang angkasa, menghasilkan sinar gamma, partikel alfa, dan ion lithium. Produk peluruhan resultan tersebut kemudian dapat menyinari struktur semikonduktor "chip" terdekat, menyebabkan kehilangan data (sedikit membalik, atau gangguan aktivitas tunggal). Dalam desain semikonduktor yang mengeras radiasi, satu penanggulangan adalah dengan menggunakan boron habis, yang sangat diperkaya dalam 11B dan mengandung hampir tidak ada 10B. Ini berguna karena 11B sebagian besar kebal terhadap kerusakan radiasi. Boron yang kekurangan adalah hasil sampingan dari industri nuklir. [53] Proton-boron fusi Artikel utama: Proton-boron fusion 11B juga merupakan kandidat sebagai bahan bakar untuk fusi aneutronik. Saat dipukul oleh proton dengan energi sekitar 500 keV, ia menghasilkan tiga partikel alfa dan energi 8,7 MeV. Sebagian besar reaksi fusi lain yang melibatkan hidrogen dan helium menghasilkan radiasi neutron penetrasi, yang melemahkan struktur reaktor dan menginduksi radioaktivitas jangka panjang, yang membahayakan personil operasi. Namun, partikel alfa dari fusi 11B dapat diputar langsung ke tenaga listrik, dan semua radiasi berhenti segera setelah reaktor dimatikan. [55] Spektroskopi NMR Baik 10B dan 11B memiliki putaran nuklir. Spin nuklir 10B adalah 3 dan yang dari 11B adalah 3 / 2 . Isotop ini, oleh karena itu, digunakan dalam spektroskopi resonansi magnetik nuklir; dan spektrometer yang secara khusus disesuaikan untuk mendeteksi inti boron-11 tersedia secara komersial. Inti 10B dan 11B juga menyebabkan pemisahan resonansi inti terlarang. [56]
Boron langka di alam semesta dan tata surya karena jejak formasi di Big Bang dan bintang bintang. Ini terbentuk dalam jumlah kecil pada nukleosintesis spiral inti kosmik dan dapat ditemukan tidak disatukan dalam debu kosmik dan material meteoroid. Di lingkungan oksigen tinggi Bumi, boron selalu ditemukan teroksidasi sepenuhnya menjadi borate. Boron tidak muncul di Bumi dalam bentuk unsur. Jejak boron unsur yang sangat kecil terdeteksi pada regolit Lunar [57] [58] Meskipun boron adalah unsur yang relatif langka di kerak bumi, yang hanya mewakili 0,001% massa kerak, dapat sangat terkonsentrasi dengan aksi air, di mana banyak borat dapat larut. Hal ini ditemukan secara alami digabungkan dalam senyawa seperti boraks dan asam borat (kadang ditemukan di perairan musim semi vulkanik). Sekitar seratus mineral borat diketahui.
Produksi Sumber boron yang penting secara ekonomi adalah mineral colemanite, rasorite (kernite), ulexite dan tincal. Bersama-sama ini merupakan 90% bijih boron mengandung bor. Depositoran boraks global terbesar diketahui, banyak masih belum dimanfaatkan, ada di Turki Tengah dan Barat, termasuk provinsi Eskişehir, Kütahya dan Balıkesir. [59] [60] [61] Cadangan mineral mineral boron yang terbukti secara global melebihi satu miliar metrik ton, melawan produksi tahunan sekitar empat juta ton. [62] Turki dan Amerika Serikat merupakan produsen produk boron terbesar. Turki menghasilkan sekitar setengah dari permintaan tahunan global, melalui Eti Mine Works (Turki: Eti Maden
İşletmeleri) sebuah perusahaan pertambangan dan bahan kimia milik negara Turki yang berfokus pada produk boron. Ini memegang monopoli pemerintah mengenai penambangan mineral borat di Turki, yang memiliki 72% deposit dunia yang diketahui. [63] Pada tahun 2012, ia memegang pangsa 47% dari produksi mineral borat global, di depan pesaing utamanya, Rio Tinto Group. [64] Hampir seperempat (23%) produksi boron global berasal dari tambang Rio Tinto Borax tunggal (juga dikenal sebagai Tambang Boraks Borax AS) 35 ° 2'34.447 "N 117 ° 40'45.412" di dekat Boron, California. [65 ] [66]
Tren pasar Biaya rata-rata boron kristal adalah $ 5 / g. [67] Boron bebas terutama digunakan untuk pembuatan serat boron, dimana diendapkan oleh deposisi uap kimia pada inti tungsten (lihat di bawah). Serat Boron digunakan dalam aplikasi komposit ringan, seperti tape kekuatan tinggi. Penggunaan ini adalah sebagian kecil dari total penggunaan boron. Boron diperkenalkan ke dalam semikonduktor sebagai senyawa boron, dengan implantasi ion. Perkiraan konsumsi boron global (hampir seluruhnya sebagai sen yawa boron) adalah sekitar 4 juta ton B2O3 pada tahun 2012. Pasokan dan kapasitas penyulingan Boron dinilai memadai untuk memenuhi tingkat pertumbuhan yang diharapkan melalui dekade berikutnya. Bentuk di mana boron dikonsumsi telah berubah dalam beberapa tahun terakhir. Penggunaan bijih seperti colemanite telah menurun menyusul kekhawatiran kandungan arsenik. Konsumen telah bergerak menuju penggunaan borate dan asam borat yang memiliki kandungan polutan lebih rendah. Meningkatnya kebutuhan akan asam borat telah menyebabkan sejumlah produsen berinvestasi pada kapasitas tambahan. Pekerjaan Tambang Eti milik negara Turki membuka pabrik asam borat baru dengan kapasitas produksi 100.000 ton per tahun di Emet pada tahun 2003. Rio Tinto Group meningkatkan kapasitas pabrik boron dari 260.000 ton per tahun pada tahun 2003 menjadi 310.000 ton per tahun oleh Mei 2005, dengan rencana untuk mengembangkan ini menjadi 366.000 ton per tahun pada tahun 2006. Produsen boron China tidak dapat memenuhi permintaan borates berkualitas tinggi. Hal ini menyebabkan impor sodium tetraborate (boraks) tumbuh oleh seratus kali lipat antara tahun 2000 dan 2005 dan impor asam borat meningkat sebesar 28% per tahun selama periode yang sama. [68] [69]
Kenaikan permintaan global didorong oleh tingkat pertumbuhan yang tinggi dalam serat gelas, fiberglass dan produksi gelas borosilikat. Peningkatan pesat dalam pembu atan fiberglass boron kelas penguat yang diperkuat di Asia, telah mengimbangi pengembangan fiberglass penguatan kelas boron bebas di Eropa dan Amerika Serikat. Kenaikan harga energi baru-baru ini dapat menyebabkan penggunaan kelas fiberglass isolasi lebih besar, dengan konsekuensinya pertumbuhan konsumsi boron. Roskill Consulting Group memperkirakan bahwa permintaan boron dunia akan tumbuh sebesar 3,4% per tahun hingga mencapai 21 juta ton pada tahu n 2010. Pertumbuhan permintaan tertinggi diperkirakan berada di Asia di mana permintaan dapat meningkat rata-rata 5,7% per tahun. [68] [70]
Aplikasi Hampir semua bijih boron yang diekstraksi dari bumi ditakdirkan untuk disempurnakan menjadi asam borat dan natrium tetraborat pentahidrat. Di Amerika Serikat, 70% boron digunakan untuk produksi kaca dan keramik. [71] [72] Penggunaan senyawa boron skala global utama (sekitar 46% penggunaan akhir) adalah dalam produksi serat kaca untuk bahan isolasi dan fiberglasses yang mengandung boron, terutama di Asia. Boron ditambahkan ke kaca sebagai boraks pentahidrat atau boron oksida, untuk mempengaruhi kualitas kekuatan atau fluktuasi dari serat kaca. [73] 10% produksi boron global lainnya adalah untuk gelas borosilikat seperti yang digunakan pada gelas dengan kekuatan tinggi. Sekitar 15% boron global digunakan dalam keramik boron, termasuk bahan super keras yang dibahas di bawah ini. Pertanian mengkonsumsi 11% produksi boron global, dan pemutih dan deterjen sekitar 6%. [74] Serat boron elemental Serat Boron (filamen boron) memiliki kekuatan tinggi, bahan ringan yang digunakan terutama untuk struktur kedirgantaraan yang maju sebagai komponen bahan komposit, serta konsumen produksi dan barang olahraga yang terbatas seperti klub golf dan pancing. [75] [76 ] Serat dapat diproduksi dengan deposisi uap kimia boron pada filamen tungsten. [77] [78] Serat Boron dan boron bor kristal berukuran sub-milimeter dihasilkan oleh endapan uap kimia berbahan laser. Penerjemahan sinar laser terfokus memungkinkan untuk menghasilkan struktur heliks yang kompleks sekalipun. Struktur seperti itu menunjukkan sifat mekanik yang baik (modulus elastisitas 450 GPa, regangan fraktur 3,7%, tegangan fraktur 17 GPa) dan dapat diaplikasikan sebagai penguatan keramik atau sistem mikromekanik. [79]
Fiberglass terionisasi Artikel utama: Fiberglass Fiberglass adalah serat yang diperkuat polimer yang terbuat dari plastik yang diperkuat oleh serat kaca, yang biasa ditenun menjadi tikar. Serat kaca yang digunakan dalam bahan terbuat dari berbagai jenis kaca tergantung pada penggunaan fiberglass. Kacamata ini semuanya mengandung silika atau silikat, dengan jumlah oksida kalsium, magnesium, dan boron yang bervariasi. Boron hadir sebagai borosilikat, boraks, atau boron oksida, dan ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan kaca, atau sebagai zat pengubah untuk menurunkan suhu leleh silika, yang terlalu tinggi agar mudah dikerjakan dalam bentuk murninya. membuat serat kaca
Kacamata yang sangat boron yang digunakan dalam fiberglass adalah E-glass (dinamai untuk penggunaan "Listrik", namun sekarang merupakan serat kaca paling umum untuk penggunaan umum). E-glass adalah kaca alumino-borosilikat dengan oksida alkali kurang dari 1% b / b, terutama digunakan untuk plastik bertulang kaca. Kacamata boron umum lainnya termasuk gelas C, gelas alkali-kapur dengan kandungan oksida boron tinggi, yang digunakan untuk serat stapel gelas dan insulasi, dan gelas D, gelas borosilikat, dinamai untuk konstanta Dielektrik rendahnya. [80] Tidak semua fiberglass mengandung boron, namun dalam skala global, sebagian besar fiberglass yang digunakan mengandunginya. Karena penggunaan fiberglass di mana-mana dalam konstruksi dan isolasi, fiberglass mengandung boron mengkonsumsi setengah dari produksi boron global, dan merupakan pasar boron komersial terbesar. Kaca borosilikat Gelas borosilikat Ditampilkan adalah dua gelas dan tabung reaksi. Kaca borosilikat, yang biasanya 12-15% B2O3, SiO2 80%, dan 2% Al2O3, memiliki koefisien ekspansi termal yang rendah sehingga memberikan ketahanan yang baik terhadap thermal shock. "Duran" Schott AG dan merek dagang Pyelx milik Owens-Corning adalah dua nama merek utama untuk gelas ini, yang digunakan baik dalam gelas laboratorium dan peralatan masak konsumen dan bakeware, terutama untuk ketahanan ini. [81]
Lapisan logam boron Borida logam digunakan untuk alat pelapis melalui deposisi uap kimia atau deposisi uap fisik. Implantasi ion boron menjadi logam dan paduan, melalui implantasi ion atau pengendapan sinar ion, menghasilkan peningkatan ketahanan permukaan dan kekerasan mikro yang spektakuler. Laser alloying juga telah berhasil digunakan untuk tujuan yang sama. Borida ini adalah alternatif alat berlapis berlian, dan permukaannya yang diolah memiliki sifat yang serupa dengan boride bulk. [87] Misalnya, renium diboride bisa diproduksi pada tekanan sekitar, tapi agak mahal karena renium. Kekerasan ReB2 menunjukkan anisotropi yang cukup besar karena struktur berlapis heksagonalnya. Nilainya sebanding dengan tungsten karbida, silikon karbida, titanium diboride atau zirkonium diboride. [85] Demikian pula, komposit AlMgB14 + TiB2 memiliki kekerasan dan ketahanan aus yang tinggi dan digunakan dalam bentuk bulk atau sebagai lapisan untuk komponen yang terpapar pada suhu tinggi dan beban pemakaian. [88]
Formulasi deterjen dan zat pemutih Borax digunakan di berbagai produk laundry dan pembersih rumah tangga, [89] termasuk booster cuci "20 Mule Team Borax" dan sabun tangan bubuk "Boraxo". Hal ini juga hadir dalam beberapa formula pemutihan gigi. [72] Sodium perborate berfungsi sebagai sumber oksigen aktif dalam banyak deterjen, deterjen, produk pembersih, dan pemutih binatu. Namun, meskipun namanya, pemutih laundry
"Borateem" tidak lagi mengandung senyawa boron, menggunakan sodium percarbonate sebagai agen pemutih. [90] Insektisida Asam borat digunakan sebagai insektisida, terutama terhadap semut, kutu, dan kecoak. [91] Semikonduktor Boron adalah dopan yang berguna untuk semikonduktor seperti silikon, germanium, dan silikon karbida. Memiliki satu elektron valensi lebih sedikit dari atom inang, ia menyumbangkan sebuah lubang yang menghasilkan konduktivitas tipe-p. Metode tradisional untuk mengenalkan boron ke dalam semikonduktor adalah melalui difusi atom pada suhu tinggi. Proses ini menggunakan sumber boron padat (B2O3), cair (BBr3), atau gas (B2H6 atau BF3). Namun, setelah tahun 1970an, sebagian besar digantikan oleh implantasi ion, yang sebagian besar bergantung pada BF3 sebagai sumber boron. [92] Gas Boron triklorida juga merupakan bahan kimia penting dalam industri semikonduktor, namun tidak untuk doping melainkan untuk etsa plasma logam dan oksida mereka. [93] Triethylborane juga disuntikkan ke dalam reaktor pengendapan uap sebagai sumber boron. Contohnya adalah deposisi plasma film karbon keras yang mengandung boron, film nitrida-boron nitrida silikon, dan untuk doping film berlian dengan boron. [94] Magnet Boron adalah komponen magnet neodymium (Nd2Fe14B), yang merupakan salah satu jenis magnet permanen terkuat. Magnet ini ditemukan di berbagai perangkat elektromekanis dan elektronik, seperti pencitraan magnetik resonansi (MRI) sistem pencitraan medis, kompak dan relatif kecil motor dan aktuator. Sebagai contoh, HDD komputer (hard disk drive), pemutar CD (compact disk) dan pemutar DVD (pemutar serbaguna digital) mengandalkan motor magnet neodymium untuk menghasilkan tenaga putar yang hebat dalam paket yang sangat kompak. Di ponsel 'Neo' magnet memberikan medan magnet yang memungkinkan speaker kecil untuk menghasilkan daya audio yang cukup besar. [95]
Perisai dan penyerap neutron di reaktor nuklir Boron shielding digunakan sebagai kontrol untuk reaktor nuklir, mengambil keuntungan dari penampang melintang tinggi untuk penangkapan neutron. [96] Pada reaktor air bertekanan, konsentrasi asam boronat dalam air pendingin digunakan untuk mengkompensasi reaktivitas variabel bahan bakar: bila batang baru dimasukkan konsentrasi asam boronat maksimal, dan kemudian berkurang sepanjang masa. [97] Penggunaan nonmedis lainnya Peluncuran roket Apollo 15 Saturn V, menggunakan triethylborane ignitor Karena nyala hijau khasnya, boron amorf digunakan dalam flare piroteknik. [98] Pelarut berbasis pati dan kasein mengandung natrium tetraborate decahydrate (Na2B4O7 · 10 H2O) Beberapa sistem anti korosi mengandung boraks. [99]
Sodium borat digunakan sebagai fluks untuk solder perak dan emas dan dengan amonium klorida untuk pengelasan logam besi. [100] Mereka juga merupakan penghambat api untuk bahan plastik dan karet. [101] Asam borat (juga dikenal sebagai asam orthoboric) H3BO3 digunakan dalam produksi fiberglass tekstil dan display panel datar [72] [102] dan pada banyak perekat berbasis PVAc dan PVOH. Triethylborane adalah zat yang menyulut bahan bakar JP-7 mesin turbojet / ramjet Pratt & Whitney J58 yang mengoperasikan Lockheed SR-71 Blackbird. [103] Ini juga digunakan untuk menyalakan Mesin F-1 di Saturn V Rocket yang digunakan oleh program Apollo dan Skylab NASA dari tahun 1967 sampai 1973. Triethylborane cocok untuk ini karena sifatnya yang bersifat piroforik, terutama kenyataan bahwa ia terbakar dengan suhu yang sangat tinggi. . [104] Triethylborane adalah inisiator industri dalam reaksi radikal, di mana ia e fektif bahkan pada suhu rendah. Borat digunakan sebagai pengawet kayu ramah lingkungan. [105]
Aplikasi farmasi dan biologis Asam borat memiliki khasiat antiseptik, antijamur, dan antiviral dan untuk a lasan ini diterapkan sebagai klarifikasi air dalam perawatan air kolam renang. [1 06] Larutan ringan asam borat telah digunakan sebagai antiseptik mata. Bortezomib (dipasarkan sebagai Velcade dan Cytomib). Boron muncul sebagai unsur aktif dalam farmasi organik pertama yang disetujui di bortezomib farmasi, kelas baru obat yang disebut proteasome inhibitor, yang aktif dalam myeloma dan satu bentuk limfoma (saat ini dalam percobaan eksperimental melawan jenis lain dari limfoma). Atom boron di bortezomib mengikat situs katalitik proteasom 26S [107] dengan afinitas tinggi dan spesifisitas. Sejumlah obat boronasi potensial yang menggunakan boron-10, telah disiapkan untuk digunakan dalam terapi penampungan neutron (BNCT). [108] Beberapa senyawa boron menunjukkan janji dalam mengobati artritis, meskipun belum ada yang secara umum disetujui untuk tujuan tersebut. [109] Tavaborole (dipasarkan sebagai Kerydin) adalah inhibitor Aminoacyl tRNA synthetase yang digunakan untuk mengobati jamur kuku. Ini memperoleh persetujuan FDA pada bulan Juli 2014. [110] Kimia dioxaborolane memungkinkan pelabelan antibodi radioaktif fluoride (18F) atau sel darah merah, yang memungkinkan terjadinya pencitraan positron emission tomography (PET) terhadap kanker [111] dan perdarahan, [112]. Daerah penelitian Magnesium diboride adalah bahan superkonduktor penting dengan suhu transisi 39 K. MgB2 kabel diproduksi dengan proses powder-in-tube dan diaplikasikan pada magnet superkonduktor. [113] [114] Boron amorf digunakan sebagai titik leleh depresan dalam paduan kromium nikel. [115] Hexon boron nitrida membentuk lapisan tipis atom, yang telah digunakan untuk meningkatkan mobilitas elektron pada perangkat graphene. [116] [117] Ini juga membentuk struktur nanotube
(BNNT), yang memiliki kekuatan tinggi, stabilitas kimia tinggi, dan k onduktivitas termal yang tinggi, di antara daftar sifat yang diinginkan. [118]
