Бор, свойства атома, химические и физические свойства

Бор, свойства атома, химические и физические свойства.

 

5  Бор

10,806-10,821     1s2s2p1

 

Бор — элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 5. Расположен в 13-й группе (по старой классификации — главной подгруппе третьей группы), втором периоде периодической системы.

 

Общие сведения

Свойства атома бора

Химические свойства бора

Физические свойства бора

Кристаллическая решётка бора

Дополнительные сведения

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

 




Общие сведения:

100 Общие сведения*  
101 Название Бор
102 Прежнее название
103 Латинское название Borum
104 Английское название Boron
105 Символ B
106 Атомный номер (номер в таблице) 5
107 Тип Неметалл
108 Группа
109 Открыт Жозеф Луи Гей-Люссак и Луи Жак Тенар, Франция, 30 июня 1808 г., Гемфри Дэви, Великобритания, 9 июля 1808 г.
110 Год открытия 1808 г.
111 Внешний вид и пр. Бесцветные, тёмно-серые, тёмно-коричневые, тёмно-красные или бурые кристаллы. Либо тёмно-серое или чёрное аморфное вещество
112 Происхождение Природный материал
113 Модификации
114 Аллотропные модификации Более 10 аллотропных модификаций бора, в т.ч.:

— α-R-бор (B12) с ромбоэдрической (тригональной) кристаллической решёткой и 12 атомами в элементарной ячейке,

— β-R-бор с ромбоэдрической (тригональной) кристаллической решёткой и ~105 атомами в элементарной ячейке,

— α-T-бор ((B12)4B2) с тетрагональной кристаллической решёткой и 50 атомами в элементарной ячейке,

— β-T-бор с тетрагональной кристаллической решёткой,

— γ-бор с орторомбической кристаллической решёткой и 28 атомами в элементарной ячейке,

— сверхпроводящий бор с неизвестной кристаллической решёткой.

Большинство аллотропных модификаций бора основаны на икосаэдрических мотивах B12

115 Температура и иные условия перехода аллотропных модификаций друг в друга α-R-бор, β-R-бор, α-T-бор и β-T-бор существуют при обычных условиях окружающей среды.

γ-бор получается путем сжатия других аллотропных модификаций бора до 12 – 20 ГПа и нагревания до 1500 – 1800 °C. γ-бор остаётся стабильным после понижения температуры и давления.

α-T-бор и β-T-бор получаются путем сжатия других аллотропных модификаций бора до 12 – 20 ГПа и нагревания до 1800 – 2200 °C.

Сверхпроводящий бор с неизвестной кристаллической решёткой получается при сжатии других аллотропных модификаций бора выше 160 ГПа и существует при данных условиях.

116 Конденсат Бозе-Эйнштейна
117 Двумерные материалы Борофен
118 Содержание в атмосфере и воздухе (по массе) 0 %
119 Содержание в земной коре (по массе) 0,00086 %
120 Содержание в морях и океанах (по массе) 0,00044 %
121 Содержание во Вселенной и космосе (по массе) 1,0·10-7 %
122 Содержание в Солнце (по массе) 2,0·10-7 %
123 Содержание в метеоритах (по массе) 0,00016 %
124 Содержание в организме человека (по массе) 0,00007 %

 

Свойства атома бора:

200 Свойства атома  
201 Атомная масса (молярная масса)* 10,806-10,821 а.е.м. (г/моль)
202 Электронная конфигурация 1s2 2s2p1
203 Электронная оболочка K2 L3 M0 N0 O0 P0 Q0 R0

 

Электронная оболочка бора

204 Радиус атома (вычисленный) 84 пм
205 Эмпирический радиус атома* 85 пм
206 Ковалентный радиус* 82 пм
207 Радиус иона (кристаллический) B3+

25 (4) пм,

41 (6) пм

(в скобках указано координационное число – характеристика, которая определяет число ближайших частиц (ионов или атомов) в молекуле или кристалле)

208 Радиус Ван-дер-Ваальса 192 пм
209 Электроны, Протоны, Нейтроны 5 электронов, 5 протонов, 6 нейтронов
210 Семейство (блок) элемент p-семейства
211 Период в периодической таблице 2
212 Группа в периодической таблице 13-ая группа (по старой классификации – главная подгруппа 3-ей группы)
213 Эмиссионный спектр излучения Спектр_Бора

 

Химические свойства бора:

300 Химические свойства  
301 Степени окисления -5, -1, 0, +1, +2, +3
302 Валентность III
303 Электроотрицательность 2,04 (шкала Полинга)
304 Энергия ионизации (первый электрон) 800,64 кДж/моль (8,298019(3) эВ)
305 Электродный потенциал
306 Энергия сродства атома к электрону 2,67 кДж/моль

 

Физические свойства бора:

400 Физические свойства
401 Плотность 2,34 г/см3 (при 0 °C/20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело),

2,46 г/см3 (при 0 °C/20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело) — α-R-бор,

2,35 г/см3 (при 0 °C/20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело) — β-R-бор,

2,36 г/см3 (при 0 °C/20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело) — β-Т-бор,

2,52 г/см3 (при 0 °C/20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело) — γ-бор,

2,08 г/см3 (при температуре плавления 2076 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – жидкость)

402 Температура плавления* 2076 °C (2349 K, 3769 °F)
403 Температура кипения* 3927 °C (4200 K, 7101 °F)
404 Температура сублимации
405 Температура разложения
406 Температура самовоспламенения смеси газа с воздухом
407 Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл)* 50,2 кДж/моль
408 Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип)* 508  кДж/моль
409 Удельная теплоемкость при постоянном давлении 1,28 Дж/г·K (при 0-100 °C)
410 Молярная теплоёмкость* 11,087 Дж/(K·моль)
411 Молярный объём 4,6 см³/моль
412 Теплопроводность 27,4 Вт/(м·К) (при стандартных условиях),

27,4 Вт/(м·К) (при 300 K)

413 Коэффициент теплового расширения 5-7 мкм/(М·К) (при 25 °С для β-R-бора)
414 Коэффициент температуропроводности
415 Критическая температура
416 Критическое давление
417 Критическая плотность
418 Тройная точка
419 Давление паров (мм.рт.ст.) 0,01 мм.рт.ст. (при 2136°C),
0,1 мм.рт.ст. (при 2358°C),
1 мм.рт.ст. (при 2625°C),
10 мм.рт.ст. (при 2957°C)
420 Давление паров (Па) 1 Па (при 2348 K),

10 Па (при 2562 K),

100 Па (при 2822 K),

1 кПа (при 3141 K),

10 кПа (при 3545 K),

100 кПа (при 4072 K)

421 Стандартная энтальпия образования ΔH 0 кДж/моль (при 298 К, для состояния вещества – твердое тело)
422 Стандартная энергия Гиббса образования ΔG 0 кДж/моль (при 298 К, для состояния вещества – твердое тело)
423 Стандартная энтропия вещества S 5,86 Дж/(моль·K) (при 298 К, для состояния вещества – твердое тело)
424 Стандартная мольная теплоемкость Cp 11,1 Дж/(моль·K) (при 298 К, для состояния вещества – твердое тело)
425 Энтальпия диссоциации ΔHдисс 
426 Диэлектрическая проницаемость
427 Магнитный тип Диамагнитный материал
428 Точка Кюри
429 Объемная магнитная восприимчивость -2,14·10-5
430 Удельная магнитная восприимчивость -8,7·10-9
431 Молярная магнитная восприимчивость -6,7·10-6 см3/моль (при 298 K)
432 Электрический тип Полупроводник
433 Электропроводность в твердой фазе 1,0·10-4 См/м
434 Удельное электрическое сопротивление ≈106 Ом·м (при 20 °C)
435 Сверхпроводимость при температуре  6-12 К (при давлении более 160 ГПа)
436 Критическое магнитное поле разрушения сверхпроводимости
437 Запрещенная зона 2,0 эВ – α-R-бор,

1,6 эВ – β-R-бор,

2,1 эВ – γ-бор

438 Концентрация носителей заряда
439 Твёрдость по Моосу ≈9,5
440 Твёрдость по Бринеллю
441 Твёрдость по Виккерсу 49000 МПа
442 Скорость звука 16 200 м/с (при 20 °C) (в тонком стержне)
443 Поверхностное натяжение
444 Динамическая вязкость газов и жидкостей
445 Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом, % объёмных
446 Взрывоопасные концентрации смеси газа с кислородом, % объёмных
446 Предел прочности на растяжение 5,7 ГПа
447 Предел текучести
448 Предел удлинения
449 Модуль Юнга
450 Модуль сдвига
451 Объемный модуль упругости
452 Коэффициент Пуассона
453 Коэффициент преломления

 

Кристаллическая решётка бора:

500 Кристаллическая решётка
511 Кристаллическая решётка #1 α-R-бор
512 Структура решётки Ромбоэдрическая (тригональная)

 

Кристаллическая решетка бора

513 Параметры решётки a = 10,92 Å, α = 23,81°
514 Отношение c/a
515 Температура Дебая 1250 K
516 Название пространственной группы симметрии R_ 3m
517 Номер пространственной группы симметрии 166
521 Кристаллическая решётка #2 β-R-бор
522 Структура решётки Ромбоэдрическая (тригональная)

 

Кристаллическая решетка бора

523 Параметры решётки a = 10,17 Å, α = 65,18°
524 Отношение c/a
525 Температура Дебая
526 Название пространственной группы симметрии R_ 3m
527 Номер пространственной группы симметрии 166

 

Дополнительные сведения:

900 Дополнительные сведения
901 Номер CAS 7440-42-8

 

Примечание:

100* Данные в таблице приводятся применительно к кристаллическому бору.

201* Указан диапазон значений атомной массы в связи с различной распространённостью изотопов данного элемента в природе.

205* Эмпирический радиус атом бора [1] и [3] составляет 90 пм и 98 пм соответственно.

206* Ковалентный радиус бора согласно [1] составляет 84±3 пм.

402*  Температура плавления бора согласно [3] составляет 2075 °C (2 348 K, 3767°F).

403* Температура кипения бора согласно [3] составляет 3865 °C (4 138 K, 6989 °F).

407* Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл) бора согласно [3] и [4] составляет 23,60 кДж/моль и 23 кДж/моль соответственно.

408* Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип) бора согласно [3] и [4] составляет 504,5 кДж/моль и 530 кДж/моль соответственно.

410* Молярная теплоемкость бора согласно [3] составляет 11,09 Дж/(K·моль).

 

Источники:

  1. https://en.wikipedia.org/wiki/Boron
  2. https://de.wikipedia.org/wiki/Bor
  3. https://ru.wikipedia.org/wiki/Бор_(элемент)
  4. http://chemister.ru/Database/properties.php?dbid=1&id=215

 

[know]

 

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева