bor (B)

periyodik tablonun illa grubunda (bor grubu) yer alan kimyasal element. Bitkilerin gelişmesinde temel önem taşıyan ve sanayide yaygın olarak kullanılan bir ametaldir.

Özellikleri

bulunduğu yerler ve kullanım alanları. Katışkısız bor kristali, parlak siyah renkte, yüksek sıcaklıklarda elektriği bir metal gibi ileten, düşük sıcaklıklarda yalıtkan duruma gelen bir yarıiletkendir. Karborundum (silisyum karbür) gibi bazı aşındırıcıları çizecek sertlikte (Mohs ölçeğinde 9,3) olmasına karşılık, kırılganlığı nedeniyle kesici alet yapımına elverişli değildir.

Ağırlıkça yerkabuğunun yüzde 0,001’ini oluşturan bor, doğada boraks (tinkal), kernit, tinkalkonit, kolemanit, uleksit ve turmalin gibi bileşikler halinde bulunur. En önemli bor cevherleri olan bu minerallerden boraks, kernit ve tinkalkonit (hidratlı sodyum boratlar) özellikle Türkiye’de ve ABD’nin Califomia bölgesinde zengin yataklar oluşturur; kolemanit gene Türkiye’de, sassolit (doğal borik asit) ise özellikle İtalya’da yoğunlaşmıştır.

Bor elementini ilk kez 1808’de Joseph-Louis Gay-Lussac ile Louis-Jacques Thenard ve onlardan bağımsız olarak Sir Humphry Davy, borik asidi (H3BO3) potasyumla ısıtarak ayrıştırdılar. Bu yöntemle elde edilen katışkıh ve amorf haldeki kahverengimsi siyah toz, yüzyılı aşkın bir süre borun bilinen tek biçimi olarak kaldı. Oldukça güç elde edilen katışkısız bor kristalleri, bor bromür (BBr3) ya da bor klorürü (BCI3), elektrikle ısıtılmış bir tantal filaman üzerinde hidrojenle indirgeyerek elde edilir. Çelik yapımında ürünün sertliğini artırmaya yönelik yaygın uygulamalardan biri, bileşime az miktarda bor katmaktır. Üretim sırasında metal eriyiğe demir alaşımı (ferrobor) halinde eklenen bor, çoğu çelikte yüzde 0,001 ile 0,005 arasında değişen oranlarda yer alır.

Bor ayrıca, demir dışı metal sanayilerinde çoğunlukla oksit giderici, bakır temelli alaşımlarda ve yüksek iletkenlik bakırında gaz giderici olarak, alüminyum dökümlerde ise taneciklerin inceltilmesinde kullanılır. Yarıiletkenlerin üretiminde, elektrik iletkenliğini ayarlamak amacıyla silisyum ve germanyuma çok duyarlı bir tartımla az miktarda bor eklenir. Toprakta borik asit ya da boratlar halinde ve eser miktarda bulunan bor, kara bitkilerinin gelişmesi için gerekli olan elementlerden biridir; bitkilerle beslenen hayvanların gelişmesinde de dolaylı olarak rol oynar. Eksikliği sebzelerde kuru leke ve çürüklük hastalığına yol açan bor tuzlarının fazla jniktarda bulunması da bitkilerde ölüme neden olabilir.

Bor, doğada, iki kararlı izotopu olan bor-10 (yüzde 19,8) ile bor-ll’in (yüzde 80,2) karışımı halinde bulunur; bu oranlardaki küçük değişmeler, atom ağırlığında + 0,003’lük bir sapmaya neden olur. Daha ender rastlanan bor-10 izotopunun ısıl nötronunun tepkime kesitinin büyük (3,836 bam) olması nedeniyle, bor ve bazı bileşikleri nötron kalkanı olarak kullanılır. Katışkısız bor, en az dört değişik kristal yapısı gösterir.

Bor kristali, olağan sıcaklıklarda kolay kolay kimyasal tepkimeye girmez; kaynar hidroklonk asitten etkilenmez; sıcak ve derişik nitrik asit ise ince toz haline getirilmiş boru, çok yavaş olarak borik aside dönüştürür. Kimyasal davranımı açısından bor bir ametaldir.

Bileşikleri. Bor bileşiklerinde + 3 değerlidir. Ama ilk üç iyonlaşma enerjisinin yüksek oluşu, Bt3 iyonu içeren bileşiklerin oluşumunu engeller; bu nedenle de bor tüm bileşiklerinde, çevresine üç ya da dört atom, iyon ya da molekül alarak ortaklaşım (kovalans) bağıyla bağlanır. Borun düzenleşim (koordinasyon) sayısı 3 olan türevleri, hepsi aynı düzlemde bulunan moleküllerdir ve başka gezen elektron çiftleri içeren bileşiklerle kolayca verici-alıcı karmaşıklar (katılma ürünleri) oluştururlar. Bu katılma ürünlerinde bor atomunun düzenleşim sayısı 4’tür ve çevresindeki bu dört grup bir dörtyüzlü oluşturacak biçimde yerleşmiştir.

Dörtgen bağlar, anyonların oluşmasıyla ya da bir verici atomdan gelen paylaşılmamış bir elektron çiftinin alınmasıyla oluşur. Bu olgu çeşitli yapıların ortaya çıkmasına yol açar. Katı boratlarda, çeşitli anyonların (örn. bor ve oksijenden oluşan BO33) ve paylaşılan elektron bağların yer aldığı beş tür yapı görülür. En sık rastlanan borat, doğal halde tuz yataklarından elde edilen sodyum tetraborat (Na2B4O7 10H2O) yapısındaki borakstır. Uzun zamandan beri sabunlarda ve yumuşak antiseptiklerde yararlanılan boraks metal oksitlerini kolayca çözdüğünden, lehim eriticisi olarak da kullanılmaktadır.

Çeşitli sanayi dallarında çok kullanılan bor bileşiklerinden biri de borik asittir (H3BO3). Asit borik ya da ortoborik asit olarak da bilinen beyaz renkli bu katı bileşik, derişik bir boraks çözeltisini sülfürik asitle işleyerek elde edilir. Borik asit, daha çok yanıklarda ve yüzeysel yaralarda kullanılan hafif antiseptiklerden ve göz damlalarının temel bileşenlerinden biridir.

Ayrıca, dokumalarda yanmayı önleyici madde, nikelin elektroliz yoluyla kaplanmasında ya da derilerin sepilenmesinde çözelti bileşeni ve birçok organik kimyasal tepkimede katalizör olarak kullanılır. Borik asit ısıtıldığı zaman su kaybederek metaborik asidi (HBO2) oluşturur; metaborik asidin su kaybetmesiyle oluşan bor oksit (B2O3) ise silisle karıştırıldığında, mutfak ve bazı özel laboratuvar gereçlerinde kullanılan ısıya dayanıklı cam (borosilikat camı) elde edilir.

Bor, çeşitli metallerle birleşerek borürler olarak adlandırılan bileşikler grubunu oluşturur. Borürler, kendilerini oluşturan öteki metallerin katışkısız element hallerine oranla daha serttir, erime noktalan daha yüksektir, kimyasal tepkimeye daha zor girerler ve elektrik iletkenlikleri daha düşüktür. Bazı borürler, bilinen tüm maddeler içinde, en sert ve ısıya en dayanıklı olanlarıdır ve bu özellikleriyle çeşitli uygulama alanlan bulurlar. Örneğin, alüminyum borür (AIB12), birçok öğütme ve perdahlama işleminde elma$ tozunun yerini alır.

Bor, azot ile birleşerek, tıpkı karbon gibi ayn biçimlenmiş (kimyasal olarak özdeş ama fiziksel olarak farklı) iki yapıda bulunan bor nitrürü (BN) oluşturur. Bunlardan birinin yapısı grafit gibi katmanlı, ötekinin ise elmas gibi kübik kristallidir. Borazon olarak adlandırılan ikinci yapı, çok yüksek sıcaklıklarda oksitlenmeye dayanıklıdır ve çok serttir; bu özellikleriyle yüksek sıcaklıklarda yürütülen işlemlerde aşındırıcı olarak kullanılır. Bor, tüm halojenlerle tepkimeye girerek, kimyasal açıdan çok tepkin ve monomer özellikli trihalojenürler oluşturur. Lewis asitleri olarak adlandırılan bu bileşikler, aminler, fosfinler, eterler ve halojenür iyonlarıyla kolayca yeni karmaşık bileşikler verir.

Bor, hidrojen ile birleşerek, en basiti diboran (B2H6) olmak üzere boranlar olarak adlandırılan bileşikler grubunu oluşturur. Bu bor hidrürleri, molekül yapılan ve kimyasal davranışları açısından benzeri olmayan, inorganik bileşiklerdir. Bu bileşiklerin molekül yapısında bulunan bor ve hidrojen atomlan, her atom için bir elektron çifti bağı olgusuyla açıklanabilecekken daha çok sayıdaki atomla sıkıca çevrelenmiş ya da bağlanmıştır. Bu farklı durum, iki atom arasında yerleşmeyip üç atom tarafından paylaşılan (üç merkezli bağ) bir elektron çiftinden oluşan kimyasal bağ kavramımn ortaya atılmasına yol açmıştır.

Diboran, çok çeşitli bileşiklerle birleşerek, organik bor bileşiklerini de (örn. alkil ya da aril boranlar ve aldehitli katılma ürünleri) içeren çok sayıdaki bor ve boran türevlerini oluşturur.

Türkiye’de zengin yataklar oluşturan iki temel bor cevheri, borun sodyum tuzu olan boraks (tinkal) ile kalsiyum tuzu olan kolemanittir. Dünyanın en büyük boraks yatağı Eskişehir’in Seyitgazi ilçesindeki Kırka’dadır. Tamamı Etibank’a ait olan bu yataktaki görünür rezerv 39.094.694 ton, tahmini rezerv ise 593.811.688 tondur. Kırka’daki tesislerde cevherin zenginleştirilmesi yoluyla üretilen boraks konsantresi Bandırma’daki Etibank Boraks ve Asit Fabrikaları’nda hammadde olarak kullanılmakta, ayrıca cevher ya da derişki halinde boraks ihraç edilmektedir. Dünyanın en büyük kolemanit yatakları da gene Türkiye’de bulunmaktadır. Bunlardan, Kütahya’nın Emet ilçesindeki yatağın görünür rezervi 27.475.353 tondur. Üretilen kolemanitin büyük bölümü ihraç edilmektedir. Aynca Balıkesir’in Bigadiç ilçesinde zengin bor yataklarına rastlanmıştır.