Properti, Sejarah, Produksi dan Penggunaan Boron

Boron adalah semi-logam yang sangat keras dan tahan panas yang dapat ditemukan dalam berbagai bentuk. Ini banyak digunakan dalam senyawa untuk membuat segala sesuatu dari pemutih dan kaca hingga semikonduktor dan pupuk pertanian.

Sifat-sifat boron adalah:

• Simbol Atom: B
• Nomor Atom: 5
• Kategori Elemen: Metalloid
• Kepadatan: 2,08g / cm3
• Titik lebur: 3769 F (2076 C)
• Titik Didih: 7101 F (3927 C)
• Kekerasan Moh: ~ 9.5

Elemental boron adalah semi-logam allotropik, yang berarti bahwa elemen itu sendiri dapat ada dalam berbagai bentuk, masing-masing dengan sifat fisik dan kimianya sendiri. Juga, seperti semi-logam lainnya (atau metaloid), beberapa sifat material bersifat logam sementara yang lain lebih mirip dengan non-logam.

Boron dengan kemurnian tinggi ada sebagai bubuk coklat gelap sampai hitam amorf atau logam kristal yang gelap, berkilau, dan rapuh.

Sangat keras dan tahan terhadap panas, boron adalah konduktor listrik yang buruk pada suhu rendah, tetapi ini berubah seiring naiknya suhu. Sementara kristal boron sangat stabil dan tidak reaktif dengan asam, versi amorf perlahan teroksidasi di udara dan dapat bereaksi keras dalam asam.

Dalam bentuk kristal, boron adalah yang tersulit kedua dari semua elemen (di belakang hanya karbon dalam bentuk intan) dan memiliki salah satu suhu leleh tertinggi. Serupa dengan karbon, yang oleh para peneliti awal sering keliru dengan unsur tersebut, boron membentuk ikatan kovalen yang stabil yang membuatnya sulit untuk diisolasi.

Elemen nomor lima juga memiliki kemampuan untuk menyerap sejumlah besar neutron, menjadikannya bahan yang ideal untuk batang kendali nuklir.

Penelitian terbaru menunjukkan bahwa ketika super-dingin, boron membentuk struktur atom yang sama sekali berbeda yang memungkinkannya untuk bertindak sebagai superkonduktor.

Sementara penemuan boron dikaitkan dengan ahli kimia Prancis dan Inggris yang meneliti borate mineral di awal abad ke-19, diyakini bahwa sampel murni dari unsur itu tidak diproduksi hingga 1909.

Mineral boron (sering disebut sebagai borat), bagaimanapun, telah digunakan oleh manusia selama berabad-abad. Penggunaan boraks yang tercatat pertama kali (borat natrium yang terjadi secara alami) adalah oleh tukang emas Arab yang menerapkan senyawa tersebut sebagai fluks untuk memurnikan emas dan perak pada abad ke-8 M.

Glasir pada keramik Cina yang berasal dari antara abad ke-3 dan ke-10 M. juga telah terbukti memanfaatkan senyawa yang terjadi secara alami.

Penemuan gelas borosilikat yang stabil secara termal pada akhir 1800-an memberikan sumber permintaan baru untuk mineral borat. Memanfaatkan teknologi ini, Corning Glass Works memperkenalkan peralatan masak kaca Pyrex pada tahun 1915.

Pada tahun-tahun pascaperang, aplikasi untuk boron tumbuh untuk mencakup berbagai industri yang terus melebar. Boron nitrida mulai digunakan dalam kosmetik Jepang, dan pada tahun 1951, metode produksi untuk serat boron dikembangkan. Reaktor nuklir pertama, yang beroperasi on-line selama periode ini, juga memanfaatkan boron di batang kendali mereka.

Segera setelah bencana nuklir Chernobyl pada tahun 1986, 40 ton senyawa boron dibuang ke reaktor untuk membantu mengendalikan pelepasan radionuklida.

Pada awal 1980-an, pengembangan magnet tanah jarang permanen berkekuatan tinggi semakin menciptakan pasar baru yang besar untuk elemen tersebut. Lebih dari 70 metrik ton magnet neodymium-iron-boron (NdFeB) sekarang diproduksi setiap tahun untuk digunakan dalam segala hal mulai dari mobil listrik hingga headphone.

Pada akhir 1990-an, baja boron mulai digunakan dalam mobil untuk memperkuat komponen struktural, seperti safety bar.

Meskipun ada lebih dari 200 jenis mineral borat yang ada di kerak bumi, hanya ada empat akun lebih dari 90 persen ekstraksi komersial senyawa boron dan boron — tincal, kernite, colemanite, dan ulexite.

Untuk menghasilkan bentuk bubuk boron yang relatif murni, boron oksida yang ada dalam mineral dipanaskan dengan magnesium atau fluks aluminium. Pengurangan menghasilkan bubuk unsur boron yang kira-kira 92 persen murni.

Boron murni dapat diproduksi dengan mengurangi lebih lanjut boron halida dengan hidrogen pada suhu lebih dari 1500 C (2732 F).

Boron dengan kemurnian tinggi, diperlukan untuk digunakan dalam semikonduktor, dapat dibuat dengan mendekomposisi diborane pada suhu tinggi dan menumbuhkan kristal tunggal melalui pencairan zona atau metode Czolchralski.

Sementara lebih dari enam juta metrik ton mineral yang mengandung boron ditambang setiap tahun, sebagian besar dari ini adalah dikonsumsi sebagai garam borat, seperti asam borat dan boron oksida, dengan sangat sedikit yang dikonversi menjadi unsur boron. Faktanya, hanya sekitar 15 metrik ton unsur bor dikonsumsi setiap tahun.

Luasnya penggunaan senyawa boron dan boron sangat luas. Beberapa memperkirakan bahwa ada lebih dari 300 penggunaan akhir elemen dalam berbagai bentuknya.

Lima kegunaan utama adalah:

• Kaca (mis., Gelas borosilikat yang stabil secara termal)
• Keramik (mis., Genteng kaca)
• Pertanian (mis., Asam borat dalam pupuk cair).
• Deterjen (mis., Natrium perborate dalam deterjen cucian)
• Pemutih (mis., Penghilang noda rumah tangga dan industri)

Meskipun boron logam memiliki kegunaan yang sangat sedikit, elemen ini sangat dihargai dalam sejumlah aplikasi metalurgi. Dengan menghilangkan karbon dan kotoran lain yang terikat pada besi, sejumlah kecil boron — hanya beberapa bagian per juta — yang ditambahkan ke baja dapat membuatnya empat kali lebih kuat dari rata-rata baja berkekuatan tinggi.

Kemampuan elemen untuk melarutkan dan menghilangkan film oksida logam juga membuatnya ideal untuk pengelasan fluks. Boron triklorida menghilangkan nitrida, karbida, dan oksida dari logam cair. Akibatnya, boron triklorida digunakan dalam pembuatan aluminium, magnesium, seng dan paduan tembaga.

Dalam metalurgi serbuk, keberadaan borida logam meningkatkan konduktivitas dan kekuatan mekanik. Dalam produk ferro, keberadaannya meningkatkan ketahanan korosi dan kekerasan, sementara di paduan titanium digunakan dalam rangka jet dan turbin bagian borida meningkatkan kekuatan mekanik.

Serat boron, yang dibuat dengan mendepositkan elemen hidrida pada kawat tungsten, kuat, ringan bahan struktural cocok untuk digunakan dalam aplikasi luar angkasa, serta klub golf dan tarik tinggi tape.

Dimasukkannya boron dalam magnet NdFeB sangat penting untuk fungsi magnet permanen kekuatan tinggi yang digunakan dalam turbin angin, motor listrik, dan berbagai elektronik.

Kecenderungan Boron terhadap penyerapan neutron memungkinkannya digunakan dalam batang kendali nuklir, perisai radiasi, dan detektor neutron.

Akhirnya, boron karbida, zat ketiga yang paling sulit diketahui, digunakan dalam pembuatan berbagai lapis baja dan rompi anti peluru serta abrasive dan bagian aus.