Бор 2

Бор

«Нужно очень много знать, чтобы понять, как мало мы знаем». Вся история элемента №5 – бора может служить подтверждением этого не слишком нового тезиса.

Было время, когда казалось, что об этом элементе известно все, что необходимо, хотя в действительности знали очень немного. А большего не требовалось: для промышленности бор не представлял интереса...

Лишь в последние десятилетия бор стал элементом первостепенной важности: и сам элемент №5, и многие его соединения понадобились атомной и ракетной технике, металлургии, металлообработке, химической промышленности и многим другим отраслям. Сейчас бором и его соединениями занимаются в десятках научных лабораторий (и вряд ли этот интерес временный), а он задает одну загадку за другой.

Бура и буротвор

С одним из соединений бора человечество знакомо более тысячи лет. Это бура – натриевая соль тетраборной кислоты Na₂ B₄ O₇ ·10Н₂ О. Известно, что еще в 800-х годах нашей эры это белое кристаллическое вещество применяли в качестве плавня. Бурой пользовались алхимики; как и сама алхимия, бура пришла в Европу с востока, от арабов. Известно, что много веков назад словом «борак» арабы обозначали многие соли и другие кристаллические вещества белого цвета. По мере того как прояснялась химическая природа веществ, понятие «борак» становилось все уже, и, в конце концов, его стали употреблять применительно только к одному веществу – буре. От арабского «борак» происходит латинское название буры – borax.

Несколько меньше «трудовой стаж» другого распространенного природного соединения бора – борной кислоты. В природе ее обнаружили в 1777 г., а получать из буры научились на 75 лет раньше. Бура и борная кислота это, если можно так выразиться, самые старые соединения элемента №5. Они и сейчас используются довольно широко: в медицине, в производстве эмалей, как сырье для получения других соединений бора. Конечно, не бура и не Н₃ ВО₃ определяют нынешний интерес науки и техники к бору, но эти вещества заслуживают почтительного отношения за свою многолетнюю службу человечеству. И открывали бор именно как неизвестный компонент этих известных веществ. И бором-то его назвали в честь буры. Интересно, что у нас в стране в начале прошлого века (1810...1815 гг.) этот элемент называли на русский манер бурием и буротвором. Лишь в 1815 г. известный химик В.М. Севергин ввел в русскую научную литературу нынешнее имя элемента №5.

История открытий и ошибок

Бор открыт в 1808 г. Два известных французских ученых Жозеф Гей-Люссак и Луи Тенар «отняли» воду у борной кислоты и на полученный окисел подействовали металлическим калием. Новое вещество совершенно не походило на исходные продукты, и химизм процесса казался очевидным:

кислота → прокаливание → ангидрит → восстановление → элемент

С полным на то основанием Гей-Люссак и Тенар объявили об открытии нового элемента.

Спустя несколько месяцев бор открыли вторично. Великий английский химик Хэмфри Дэви получил его при электролизе расплавленного борного ангидрида.

На этом, казалось бы, можно закончить рассказ об истории открытия элемента №5, но одно обстоятельство не позволяет это сделать – сопоставление количественных характеристик элементарного бора, полученных его первооткрывателями и современными учеными. Величины настолько разные, что кажется, будто речь идет о разных и притом не очень похожих веществах, и возникают сомнения в достоверности открытия бора в 1808 г.

В рассуждениях великих химиков прошлого века все абсолютно правильно, и, тем не менее, открытое ими вещество никак не назовешь элементарным бором. Из-за большого сродства бора ко многим элементам, и, прежде всего к кислороду, продукт, полученный Гей-Люссаком и Тенаром, не мог содержать более 60...70% бора. То же самое и у Дэви. Это доказал Анри Муассан – выдающийся французский химик второй половины XIX в. Он же в 1892 г. предложил магниетермический способ получения бора по реакции

В₂ О₃ + 3Mg → 3MgO + 2В + 127 ккал.

Коричневый порошок, остававшийся после удаления окиси магния, Муассан счел элементарным бором. Но оказалось, что и этот бор – далеко не элементарный: бора в нем не больше 90%. Немецкий ученый-металлург В. Кролль усовершенствовал способ Муассана, но и он не смог поднять чистоту конечного продукта выше чем до 93...94%.

Помимо всего прочего, бор знаменит еще и тем, что портил нервы многим выдающимся химикам. В 1858 г. Ф. Вёлер и А. Сент-Клер Девиль установили, что этот элемент существует в двух модификациях: кристаллической – алмазоподобной и аморфной – похожей на графит. Это положение быстро стало общепризнанным, вошло в монографии и учебники.

Но в 1876 г. немецкий химик В. Гампе опубликовал статью, в которой утверждал, будто алмазоподобный бор, полученный тем же способом, что у Вёлера и Сент-Клер Девиля, – это не элементарный бор, а борид алюминия состава AlB₁₂ . Еще через семь лет та же участь постигла графитоподобный бор. Его формулу (В₄₈ С₂ Аl) установил француз К. Жоли.

Результаты работ Гампе и Жоли, естественно, вызвали сомнение коллег. И дело здесь не только в авторитете Вёлера и Сент-Клер Девиля – выдающихся ученых и отличных экспериментаторов. Формулы, полученные Гампе и Жоли, «не лезли ни в какие ворота» (если воротами сч