物理 [元素周期表] 硼
硼 (Boron)
基本信息
元素符号: B
原子序数: 5
原子量: 10.81
位置: 位于元素周期表第2周期、第13族（硼族）
电子构型: [He] 2s² 2p¹
常见氧化态: +3
物理性质
形态: 硼有无定形和结晶形两种同素异形体。
无定形硼: 为棕黑色的粉末，化学活性较高。
结晶形硼: 为黑色或银灰色的单质，非常坚硬（莫氏硬度约为9.5，仅次于钻石），但质地脆。它是不良的导体，在高温下也如此。
熔点: 2076 °C （非常高）
沸点: 3927 °C
密度: 2.34 g/cm³ （结晶形）
化学性质
反应性: 常温下硼的化学性质不活泼，但在高温下能与氧、氮、卤素等非金属以及许多金属反应，生成相应的硼化物。
耐酸性: 结晶硼对非氧化性酸（如稀盐酸、稀硫酸）稳定，但能被浓热的氧化性酸（如浓硫酸、浓硝酸）或强碱侵蚀。
化合物: 硼最著名的化合物是硼砂（Na₂B₄O₇·10H₂O）和硼酸（H₃BO₃）。
来源与制备
自然界分布: 硼在地壳中的含量不高，但分布广泛。主要矿物有：
硼砂 (Tincal)
钠硼解石 (Ulexite)
硬硼钙石 (Colemanite)
土耳其和美国是世界上最大的硼矿生产国和储备国，中国的西藏也有丰富的硼矿资源。
制备方法: 由于硼的熔点极高且活性强，制备高纯度单质硼非常困难。工业上通常通过克劳尔法（用镁或铝还原硼的氧化物B₂O₃）来生产无定形硼，再通过区域熔炼或化学气相沉积等方法提纯得到结晶硼。
主要用途与日常生活
硼及其化合物的用途极其广泛，与日常生活和现代工业息息相关。
玻璃与陶瓷工业 (核心用途)
耐热玻璃: 添加氧化硼（B₂O₃）可以制造硼硅玻璃，其热膨胀系数低，耐高温、耐急冷急热。著名的实验室器皿（如烧杯、烧瓶）和家用耐热玻璃餐具（如烤盘、玻璃锅）都由此制成。
玻璃纤维: 用于建筑材料隔热棉和复合材料的增强纤维。
陶瓷釉料: 硼砂和硼酸是釉料的重要成分，能降低熔点，使釉面更加光滑、明亮。
家居清洁与个人护理
洗涤助剂: 过硼酸钠是一种温和的氧化剂和漂白剂，是许多洗衣粉、洗衣液的重要成分，能有效去除污渍和增白。
弱抗菌剂: 硼酸因其微弱的抗菌性能，曾常用于制作眼药水、皮肤清洗剂（如硼酸皂）和痱子粉，但现今已较少使用。
农业与植物营养
必需微量元素: 硼是植物生长不可或缺的微量元素，对作物的花粉萌发、花粉管生长、果实和种子的形成至关重要。缺硼会导致甜菜“腐心病”、油菜“花而不实”等病症，因此硼肥广泛应用于农业生产中。
冶金与材料科学
合金添加剂: 在钢铁中加入极少量（万分之几）的硼，可以显著提高钢的淬透性，增强其强度。
高性能磁体: 硼是制造钕铁硼永磁体（目前磁性最强的永磁材料）的关键组成元素，广泛应用于电子产品、电动汽车和风力发电机等领域。
其他重要应用
阻燃剂: 硼化合物（如硼酸锌）可用于塑料、橡胶、纺织品和木材的阻燃处理。
半导体掺杂: 在半导体工业中，硼是硅和锗中最常用的P型掺杂剂，用于调节半导体的电学性质。
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