Bor Nedir? Sembolü, Özellikleri ve Kullanım Alanları

Borun element olarak tanımı ve periyodik tablodaki yeri

Bor, atom çekirdeğinde 5 proton bulunan bir elementtir ve kimyasal sembolü B’dir. Atom numarası, bir elementin kimliğini belirleyen proton sayısını ifade eder. Bu yüzden bir atomun proton sayısı 5 ise o atom bordur; elektron sayısı değişse bile elementin kimliği değişmez. Bor, periyodik tablonun 2. periyodunda ve 13. grubunda, yani p-blokta yer alır. 13. grupta borun altında alüminyum, galyum, indiyum ve talyum gibi elementler bulunur.

Periyodik tablodaki konum, borun elektron düzeni ve kimyasal davranışı hakkında fikir verir. Borun en dış enerji düzeyinde üç elektronu vardır. Bu durum, onun elektron alışverişi ve paylaşımı bakımından komşu elementlerden farklı davranmasına katkı sağlar. Örneğin bor ile oksijenin oluşturduğu B2O3, bor atomunun oksijenle birleşerek bir bileşik oluşturduğunu gösterir; ancak B2O3 artık elementel bor değil, bor ve oksijenden oluşan bir bileşiktir.

Bor atomlarının doğal örneklerinde B-10 ve B-11 olmak üzere iki izotop bulunur; izotopların ayrıntılı özellikleri ayrı bir konudur. Borun bağ oluşturma eğilimi de elektron düzeniyle ilişkilidir, ancak bağlanma ve hibritleşme ayrıntıları bu temel tanımın kapsamı dışındadır.

Borun metaloid olarak sınıflandırılması

Metaloidler, metaller ile ametaller arasında yer alan ve her iki gruba ait bazı özellikleri birlikte gösterebilen elementlerdir. Borun metaloid sayılmasının temel nedeni, davranışının tek başına tipik bir metal ya da tipik bir ametal davranışına uymamasıdır. Periyodik tabloda metalik karakterin daha belirgin olduğu bölgeden ametalik karakterin arttığı bölgeye geçişte bulunması, borun ara özellikler göstermesiyle bağlantılıdır.

Bu ara karakter fiziksel ve kimyasal özelliklerde görülür. Bor, metal gibi sert bir katı olabilir; fakat metallerdeki gibi belirgin bir süneklik ve kolay şekil değiştirme davranışı beklenmez. Kimyasal açıdan da oda sıcaklığında oldukça tepkimesizdir; kaynak pasajına göre elementel bor bu koşullarda özellikle flor ve oksijenle tepkime verir. Daha yüksek sıcaklıklarda ise tepkime eğilimi artar ve birçok ametal ile metalle reaksiyona girebilir. Böylece borun sınıflandırması yalnızca periyodik tablodaki çizgisel konumuna değil, gözlenen fiziksel ve kimyasal davranışlarına da dayanır.

Örneğin bor oksijenle ısıtıldığında bor oksit, B2O3, oluşturur. Bu olay borun bir ametal gibi oksijenle bileşik oluşturabildiğini gösterirken, sert katı yapısı onun metalik özelliklere de kısmen yaklaşan bir element olduğunu düşündürür. Ancak bor, alüminyum gibi bir metal veya oksijen gibi tipik bir ametal olarak değerlendirilmez; metaloid sınıfında tutulur.

Borun temel fiziksel ve kimyasal özellikleri

Elementel bor, saflaştırılma ve yapısına bağlı olarak farklı görünümlerde bulunabilir; kaynakta, bor oksidin magnezyumla indirgenmesiyle kahverengi ve amorf bir toz elde edildiği belirtilir. Amorf madde, katı görünmesine rağmen düzenli ve uzun menzilli kristal örgü düzenine sahip olmayan maddedir. Bor genel olarak sert bir elementtir ve metalik parlaklık gösteren tipik metallerden farklı bir katı davranış sergiler. İletkenlik bakımından da metaller gibi çok iyi iletken kabul edilmez; bu ara davranış metaloid sınıflandırmasıyla uyumludur.

Kimyasal olarak elementel bor oda sıcaklığında oldukça inerttir. Bu koşullarda florla tepkimeye girerek BF3, oksijenle tepkimeye girerek B2O3 oluşturabilir. Isıtıldığında tepkime eğilimi artar; birçok ametal ve metalle birleşebilir. Buna karşılık yükseltgen olmayan asitlerle tepkime vermemesi, borun her asitle kolayca reaksiyona giren bir element olmadığını gösterir. Örneğin borun oksijenle yanması sonucunda oluşan B2O3, daha sonra sıcak suda çözünerek borik asit, B(OH)3, oluşumuna katkı sağlayabilir.

Borun doğada bulunması ve bor mineralleri

Bor, yer kabuğunda kütlece çok küçük bir oranda bulunur ve doğada elementel, yani yalnızca bor atomlarından oluşan saf hâliyle karşılaşılması beklenmez. Kaynaklara göre doğal bor, oksijen içeren bileşikler hâlinde bulunur. Volkanik bölgelerde borik asit, B(OH)3, şeklinde; kurak göl yatakları ve çöl bölgelerinde ise boratlar ve bor oksiasitlerinin tuzları şeklinde yer alabilir.

Bor mineralleri, bor elementinin oksijen ve başka elementlerle oluşturduğu doğal katı yapılardır. Boraks, Na2B4O7·10H2O, bu tür borat tuzlarına örnektir. Borat, bor oksiasitlerinden türeyen anyonları içeren tuzlar için kullanılan genel bir addır. Bu nedenle bir maden yatağında bor bulunması, orada saf elementel bor parçacıkları bulunduğu anlamına gelmez; bor çoğunlukla mineralin kimyasal yapısının bir parçasıdır.

Elementel bor elde etmek için bor içeren bir bileşikteki oksijenin ve diğer bileşenlerin uzaklaştırılması gerekir. Kaynakta, bor oksidin magnezyum tozuyla indirgenmesi sonucunda henüz tamamen saf olmayan elementel bor tozu elde edildiği belirtilir. Bu örnek, doğadaki bor minerali ile işlem sonucunda elde edilen elementel bor arasındaki farkı açıkça gösterir.

Elementel bor ile borat ve diğer bor bileşikleri arasındaki fark

Elementel bor, yalnızca B atomlarından oluşan bor elementidir. Borat, borik asit veya bor oksit gibi maddeler ise borun oksijen ya da başka elementlerle oluşturduğu bileşiklerdir. Bu maddelerde bor atomları tek başına bulunmaz; kimyasal formülde gösterilen diğer atomlarla belirli bir yapı oluşturur. Örneğin B, elementel boru; B2O3 bor oksidi; B(OH)3 borik asidi; Na2B4O7·10H2O ise boraksı ifade eder.

Bu ayrım, maddelerin özelliklerinin neden aynı olmadığını açıklar. Elementel bor oda sıcaklığında kimyasal olarak oldukça inertken birçok bor bileşiği suyla tepkimeye girerek borik asit oluşturabilir. Bor oksit de sıcak suda çözünerek borik aside dönüşebilir. Dolayısıyla bor içeren her maddeyi “bor elementi” olarak adlandırmak doğru değildir; element adı yalnızca saf B atomlarından oluşan madde için kullanılır.

Günlük veya endüstriyel bir üründe boraks, borik asit ya da borat görülmesi, ürünün elementel bor içerdiğini kesin olarak göstermez. Bu maddelerin ayrıntılı kimyası farklı bir başlıkta ele alınır. Bor bileşiklerinin ayrıntılı kimyası inorganik kimya kapsamındadır.

Borun başlıca kullanım alanlarına genel bakış

Bor bileşikleri, özellikle ısıya dayanıklı borosilikat cam üretiminde kullanılır. Camdaki boratlar, ısınma ve soğuma sırasında oluşan genleşme etkilerini azaltarak hızlı sıcaklık değişimlerinde camın çatlama olasılığını düşürür. Borun sertliği ve bileşik oluşturma özellikleri de farklı malzeme ve kimya uygulamalarında değerlendirilir.