โบรอน : ธาตุที่ช่วยเสริมความแข็งแกร่ง
โบรอนเป็นธาตุที่เป็นที่ไม่ค่อยถูกพูดถึงในชีวิตประจำวัน แต่จริงๆมันเป็นธาตุที่มีความน่าสนใจหลายอย่าง เช่น การเป็นธาตุประเภทกึ่งโลหะ (Metalloid) ที่เบาที่สุด ซึ่งกึ่งโลหะนั้นมีคุณสมบัติของทั้งโลหะและอโลหะรวมอยู่ในตัว
ธาตุโบรอนไม่ปรากฏในรูปธาตุบริสุทธิ์ให้เห็นในธรรมชาติ แต่จะอยู่ในรูปของแร่โบเรต (Borate mineral) ที่มีความหลากหลาย ซึ่งแร่โบเรตที่หลายคนน่ารู้จักกันดีที่สุดคือ บอแรกซ์ (Borax)
บอแรกซ์ เป็นสารที่มีลักษณะเป็นผงสีขาว เดิมทีมันเคยถูกนำมาใส่ในอาหาร ทั้งเนื้อสัตว์ ลูกชิ้น ผลไม้ดอง ให้มีความกรอบ หยุ่น และเน่าเสียยาก แต่ปัจจุบัน ในหลายประเทศ (รวมทั้งประเทศไทย)จัดมันเป็นสารอันตรายที่ห้ามใส่ในอาหาร เพราะการบริโภคในปริมาณมากและต่อเนื่องมีความเป็นพิษต่อร่างกายทั้งระบบทางเดินอาหารและไต แต่บอแรกซ์เป็นสารที่มีประโยชน์มาก เมื่อนำไปใช้ในด้านอื่นๆ
บอแรกซ์เป็นสารที่ถูกค้นพบมาตั้งแต่สมัยโบราณแล้ว สมัยก่อนมันถูกพยที่ทะเลสาบในธิเบต ถูกลำเลียงผ่านทางเส้นทางสายไหมมายังโลกอาหรับ ส่วนในปัจจุบันแหล่งบอแรกซ์สำคัญๆอยู่ในตุรกี และ สหรัฐอเมริกา ซึ่งในสหรัฐอเมริกามีเหมืองบอแรกซ์ขนาดใหญ่ที่สุดในโลกชื่อ Rio Tinto Borax Mine ตั้งอยู่ในรัฐแคลิฟอร์เนีย เมืองโบรอน (Boron, California) ใช่แล้วครับ ชื่อของเมืองนี้ถูกตั้งชื่อตามธาตุโบรอนที่ได้จากเหมืองบอแรกซ์ดังกล่าว
ปัจจุบัน บอแรกซ์ ถูกนำมาใช้เป็นองค์ประกอบของสารทำความสะอาด ผงซักฟอก รวมทั้งสารฆ่าเชื้อราหลายแบบ
Rio Tinto Borax Mine
เมื่อนักเคมีสามารถแยกเอาธาตุโบรอนออกมาจากแร่โบเรตได้ ธาตุโบรอนถูกนำมาสร้างเป็นสารประกอบต่างๆได้มากมาย เช่น เมื่อนำโบรอนมาทำปฏิกิริยากับไนโตรเจนจะได้สารประกอบที่น่าสนใจมากนั่นคือ ผลึกโบรอนไนไตรด์ ที่แข็งสุดๆ แม้ว่าจะไม่แข็งเท่ากับเพชร แต่ด้วยราคาที่ถูกกว่ามาก อีกทั้งยังมีความทนทานต่อความร้อนสูง ทำให้มันถูกใช้ในการขัด เหลา และตัด เหล็กกล้า (steel)
พลาสติกและสารโพลิเมอร์ทั่วๆไปแม้จะมีราคาถูก และขึ้นรูปได้ง่าย แต่ประสบปัญหาการระบายความร้อนพอสมควร บริษัทด้านวัสดุอย่าง 3M ใช้วิธีการเติมโบรอนไนไตรด์ เข้าไปในโพลิเมอร์ ทำให้มันสามารถระบายความร้อนได้ดียิ่งขึ้น (ในขณะเดียวกันก็ไม่นำไฟฟ้า) ส่งผลให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไม่ร้อนง่าย
ถ้านำโบรอนออกไซด์มาทำปฏิกิริยากับคาร์บอนอย่างเหมาะสมจะได้ผลลัพธ์เป็น โบรอนคาร์ไบด์ (Boron carbide) ซึ่งเป็นของแข็งสีดำที่มีความแข็งมาก ถึงขั้นถูกเรียกว่า เพชรสีดำ (black diamond) แม้ว่ามันจะไม่แข็งเท่ากับโบรอนไนไตรด์ แต่ด้วยความหนาแน่นที่ต่ำทำให้มันมีน้ำหนักเบา จนสามารถนำมาใช้เสริมความแข็งแกร่งให้กับเสื้อเกราะกันกระสุน และ โบรอนคาร์ไบด์ ที่ถูกนำให้เป็นเม็ดเล็กๆอย่างทรายถูกใช้ในการพ่นเพื่อขัดผิววัสดุ (Sandblasting) ในอุตสาหกรรมต่างๆได้
โบรอนคาร์ไบด์
แก้วน้ำแบบที่ทนความร้อนมากๆโดยไม่แตกเมื่อใส่น้ำร้อนเป็นแก้วประเภท Borosilicate glass ที่มีการผสมสารประกอบโบรอนเข้าไป เพื่อให้มันไม่ขยายตัวจนแตกเมื่อโดนความร้อนสูงๆ เครื่องแก้วที่ใช้ในการทดลองเคมีอย่างบีกเกอร์ก็เป็นแก้วประเภทนี้เช่นกัน นอกจากนี้ เลนส์ของกล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงหลายตัวก็ใช้แก้วประเภทนี้ เพื่อไม่ให้เลนส์เกิดการเปลี่ยนรูปร่างไปตามอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมภายนอกด้วย
แก้วทนความร้อนแบบ Borosilicate glass
ในภาพรวมจะเห็นได้ว่าธาตุโบรอนนั้น ช่วยเสริมความแข็งแกร่งของวัสดุต่างๆได้อย่างดี
[แถมท้ายด้วยเกร็ดน่าสนใจเล็กๆ]
ธาตุโบรอนยังใช้ในงานด้านนิวเคลียร์ฟิชชัน โดยมันถูกใช้ทำแท่งควบคุมปฏิกิริยา (Control rod) ส่วน กรดบอริก (boric acid) ก็ยังเป็นองค์ประกอบในของเหลวที่ดึงความร้อนออกจากปฏิกิริยานิวเคลียร์
เนื่องจากโบรอนเป็นธาตุที่สามารถดูดซับนิวตรอนได้อย่างดีเยี่ยม ส่งผลในการควบคุมอัตราการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ไม่ให้รุนแรงเกินไปนั่นเอง
แท่งควบคุมปฏิกิริยานิว
อ้างอิง
- 4
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
