बोरोन के गुण, इतिहास, उत्पादन और उपयोग

बोरॉन एक अत्यंत कठोर और ऊष्मा रोधी अर्ध-धातु है जिसे विभिन्न रूपों में पाया जा सकता है। यह व्यापक रूप से यौगिकों में ब्लीच और कांच से अर्धचालक और कृषि उर्वरकों तक सब कुछ बनाने के लिए उपयोग किया जाता है।

बोरॉन के गुण हैं:

• परमाणु प्रतीक: बी
• परमाणु संख्या: 5
• तत्व श्रेणी: मेटलॉइड
• घनत्व: 2.08 जी / सेमी 3
• गलनांक: 3769 F (2076 C)
• क्वथनांक: 7101 F (3927 C)
• मोह की कठोरता: ~ 9.5

एलिमेंट बोरॉन एक एलोट्रोपिक अर्ध-धातु है, जिसका अर्थ है कि तत्व स्वयं विभिन्न रूपों में मौजूद हो सकता है, प्रत्येक अपने भौतिक और रासायनिक गुणों के साथ। इसके अलावा, अन्य अर्ध-धातुओं (या मेटलॉयड्स) की तरह, सामग्री के कुछ गुण प्रकृति में धातु हैं, जबकि अन्य गैर-धातुओं के समान हैं।

उच्च शुद्धता वाला बोरॉन या तो काले पाउडर या एक अंधेरे, चमकदार, और भंगुर क्रिस्टलीय धातु के रूप में एक अनाकार गहरे भूरे रंग के रूप में मौजूद है।

अत्यधिक कठोर और गर्मी के प्रति प्रतिरोधी, बोरान कम तापमान पर बिजली का एक खराब कंडक्टर है, लेकिन तापमान बढ़ने के साथ यह बदल जाता है। जबकि क्रिस्टलीय बोरान बहुत स्थिर है और एसिड के साथ प्रतिक्रियाशील नहीं है, अनाकार संस्करण धीरे-धीरे हवा में ऑक्सीकरण करता है और एसिड में हिंसक प्रतिक्रिया कर सकता है।

क्रिस्टलीय रूप में, बोरान सभी तत्वों में दूसरा सबसे कठोर है (केवल अपने हीरे के रूप में कार्बन के पीछे) और इसमें सबसे अधिक पिघला हुआ तापमान है। कार्बन के समान, जिसके लिए शुरुआती शोधकर्ताओं ने अक्सर तत्व को गलत समझा, बोरान स्थिर सहसंयोजक बंधन बनाता है जो अलग करना मुश्किल बनाता है।

तत्व संख्या पांच में बड़ी संख्या में न्यूट्रॉन को अवशोषित करने की क्षमता भी है, जिससे यह परमाणु नियंत्रण छड़ के लिए एक आदर्श सामग्री है।

हाल के शोध से पता चला है कि जब सुपर-कूल्ड, बोरान अभी तक एक पूरी तरह से अलग परमाणु संरचना बनाता है जो इसे सुपरओवर के रूप में कार्य करने की अनुमति देता है।

जबकि बोरान की खोज का श्रेय फ्रेंच और अंग्रेजी दोनों रसायन विज्ञानियों को दिया जाता है, जो बोरेट पर शोध कर रहे हैं 19 वीं शताब्दी की शुरुआत में, यह माना जाता है कि तत्व का एक शुद्ध नमूना निर्मित नहीं किया गया था 1909 तक।

बोरॉन खनिज (अक्सर बोरेट्स के रूप में जाना जाता है), हालांकि, पहले से ही सदियों से मनुष्यों द्वारा उपयोग किया गया था। बोरेक्स (स्वाभाविक रूप से सोडियम बोरेट) का पहला रिकॉर्ड किया गया उपयोग अरेबियन सुनारों द्वारा किया गया था जिन्होंने 8 वीं शताब्दी में सोने और चांदी को शुद्ध करने के लिए एक प्रवाह के रूप में यौगिक को लागू किया था। ए.डी.

तीसरी और 10 वीं शताब्दी के बीच की चीनी मिट्टी के पात्र पर ग्लेज़ को प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले यौगिक का उपयोग करने के लिए भी दिखाया गया है।

1800 के दशक के अंत में थर्मली स्थिर बोरोसिलिकेट ग्लास के आविष्कार ने बोरेट खनिजों की मांग का एक नया स्रोत प्रदान किया। इस तकनीक का उपयोग करते हुए, कॉर्निंग ग्लास वर्क्स ने 1915 में Pyrex ग्लास कुकवेयर पेश किया।

युद्ध के बाद के वर्षों में, बोरान के लिए आवेदनों में वृद्धि हुई, जिसमें उद्योगों की एक विस्तृत श्रृंखला शामिल थी। बोरान नाइट्राइड का उपयोग जापानी सौंदर्य प्रसाधनों में किया जाने लगा और 1951 में बोरान फाइबर के लिए उत्पादन विधि विकसित की गई। पहले परमाणु रिएक्टर, जो इस अवधि के दौरान ऑन-लाइन आए, ने भी अपने नियंत्रण छड़ में बोरॉन का उपयोग किया।

1986 में चेरनोबिल परमाणु आपदा के तत्काल बाद, रेडियोन्यूक्लाइड रिलीज को नियंत्रित करने में मदद करने के लिए रिएक्टर पर 40 टन बोरॉन यौगिकों को डंप किया गया था।

1980 के दशक की शुरुआत में, उच्च शक्ति स्थायी दुर्लभ पृथ्वी मैग्नेट के विकास ने तत्व के लिए एक बड़ा नया बाजार तैयार किया। इलेक्ट्रिक कारों से लेकर हेडफोन तक हर चीज में इस्तेमाल के लिए अब हर साल 70 मीट्रिक टन से अधिक नियोडिमियम-आयरन-बोरॉन (एनडीएफबी) मैग्नेट का उत्पादन किया जाता है।

1990 के दशक के उत्तरार्ध में, बोरान स्टील का इस्तेमाल ऑटोमोबाइल में संरचनात्मक घटकों, जैसे सुरक्षा सलाखों को मजबूत करने के लिए किया जाने लगा।

यद्यपि पृथ्वी की पपड़ी में 200 से अधिक विभिन्न प्रकार के बोरेट खनिज मौजूद हैं, लेकिन केवल चार खाते हैं बोरान और बोरान यौगिकों के 90 प्रतिशत से अधिक व्यावसायिक निष्कर्षण - टिक्कल, केर्नाइट, कोलमेनाइट और Ulexite।

बोरान पाउडर के अपेक्षाकृत शुद्ध रूप का उत्पादन करने के लिए, खनिज में मौजूद बोरॉन ऑक्साइड मैग्नीशियम या एल्यूमीनियम प्रवाह से गरम किया जाता है। कमी प्राथमिक बोरान पाउडर का उत्पादन करती है जो लगभग 92 प्रतिशत शुद्ध है।

शुद्ध बोरॉन का उत्पादन 1500 सी (2732 एफ) से अधिक तापमान पर हाइड्रोजन के साथ बोरान हालिड्स को कम करके किया जा सकता है।

उच्च शुद्धता वाले बोरान, अर्धचालकों में उपयोग के लिए आवश्यक है, उच्च तापमान पर डिबोरेन को विघटित करके और ज़ोन पिघलने या Czolchralski विधि के माध्यम से एकल क्रिस्टल बढ़ते हुए बनाया जा सकता है।

जबकि प्रति वर्ष छह मिलियन मीट्रिक टन से अधिक बोरान युक्त खनिजों का खनन किया जाता है, लेकिन इसका अधिकांश हिस्सा होता है बोरिक लवण, जैसे कि बोरिक एसिड और बोरॉन ऑक्साइड के रूप में सेवन किया जाता है, जिसमें बहुत कम तत्व बोरॉन में परिवर्तित होते हैं। वास्तव में, प्रत्येक वर्ष लगभग 15 मीट्रिक टन प्राथमिक बोरॉन की खपत होती है।

बोरॉन और बोरॉन यौगिकों के उपयोग की चौड़ाई बहुत व्यापक है। कुछ का अनुमान है कि इसके विभिन्न रूपों में तत्व के 300 से अधिक विभिन्न अंत-उपयोग हैं।

पाँच प्रमुख उपयोग हैं:

• ग्लास (जैसे, थर्मामीटर स्थिर बोरोसिलिकेट ग्लास)
• मिट्टी के पात्र (जैसे, टाइल ग्लेज़)
• कृषि (जैसे, तरल उर्वरकों में बोरिक एसिड)।
• डिटर्जेंट (जैसे, कपड़े धोने वाले डिटर्जेंट में सोडियम पेरोबेट)
• ब्लीच (जैसे, घरेलू और औद्योगिक दाग हटाने वाले)

यद्यपि धातु बोरॉन का बहुत कम उपयोग होता है, लेकिन तत्व को कई धातुकर्म अनुप्रयोगों में अत्यधिक महत्व दिया जाता है। कार्बन और अन्य अशुद्धियों को दूर करने के रूप में यह लोहे से बंधता है, बोरान की एक छोटी राशि - प्रति मिलियन में कुछ ही हिस्से- स्टील में जोड़े जाने से यह औसत उच्च शक्ति वाले स्टील की तुलना में चार गुना मजबूत हो सकता है।

धातु ऑक्साइड फिल्म को भंग करने और हटाने के लिए तत्व की क्षमता भी वेल्डिंग फ्लक्स के लिए आदर्श बनाती है। बोरान ट्राईक्लोराइड पिघले हुए धातु से नाइट्राइड, कार्बाइड और ऑक्साइड को हटा देता है। नतीजतन, बोरान ट्राइक्लोराइड बनाने में उपयोग किया जाता है अल्युमीनियम, मैग्नीशियम, जस्ता तथा तांबे की मिश्र धातु.

पाउडर धातु विज्ञान में, धातु बोराइड्स की उपस्थिति चालकता और यांत्रिक शक्ति को बढ़ाती है। फेरस उत्पादों में, उनके अस्तित्व में संक्षारण प्रतिरोध और कठोरता बढ़ जाती है, जबकि में टाइटेनियम मिश्र जेट फ्रेम और टरबाइन भागों में प्रयुक्त बोराइड्स यांत्रिक शक्ति को बढ़ाते हैं।

बोरान फाइबर, जो टंगस्टन तार पर हाइड्राइड तत्व जमा करके बनाए जाते हैं, मजबूत, हल्के होते हैं एयरोस्पेस अनुप्रयोगों, साथ ही गोल्फ क्लब और उच्च-तन्यता में उपयोग के लिए अनुकूल संरचनात्मक सामग्री फीता।

एनडीएफईबी चुंबक में बोरॉन का समावेश उच्च शक्ति वाले स्थायी मैग्नेट के कार्य के लिए महत्वपूर्ण है जो पवन टरबाइन, इलेक्ट्रिक मोटर्स और इलेक्ट्रॉनिक्स की एक विस्तृत श्रृंखला में उपयोग किया जाता है।

न्यूट्रॉन अवशोषित के प्रति बोरोन की व्यापकता इसे परमाणु नियंत्रण छड़, विकिरण ढाल और न्यूट्रॉन डिटेक्टरों में उपयोग करने की अनुमति देती है।

अंत में, तीसरा सबसे कठोर ज्ञात पदार्थ, बोरान कार्बाइड का उपयोग विभिन्न कवच और बुलेटप्रूफ वेस्ट के साथ-साथ अपघर्षक और पहनने वाले भागों के निर्माण में किया जाता है।