بور
بور عنصری شبه فلزی است که هم بهصورت پودر بیشکل قهوهای تیره تا سیاه و جامد بلورین سیاه براق تا خاکستری- نقرهای وجود دارد. یک ساختار بلورین تتراگونال و دو ساختار رومبو هدرال برای بور شناخته شده است. بور اولین بار توسط H. Day, J.L. Gay-Lussac, L.J. Thenard دانشمندان انگلیسی و فرانسوی در سال 1808 کشف گردید. سادهترین روش تهیه بور، احیاء تریاکسید بور از طریق گرما دادن با منیزیم است که این منجر به تولید پودر بیشکل این عنصر میشود.
كانيهاي گروه بورات به دو رده بوراتهاي هيدراته و غيرهيدراته تقسيمبندي ميگردند كه هر يك داراي كانيهاي متعددي ميباشند، از ميان اين كانيها، كانيهاي مهم در جدول زیر آمده اند. اما از ميان تركيبات متعدد آن فقط گروه كوچكي به نام بوراتهای آبدار داراي ارزش اقتصادي ميباشند كه محتوي اكسيد بور، اكسيد سديم و يا كلسيم و يا هر دو و همچنين آب متبلور ميباشند. كانيهاي اين گروه شامل بوراكس، كرنايت، كلمانیت والكايت ميباشند. معمولاً آهن، آرسنيک و سولفات ناخالصيهاي همراه در منابع بور است. منابع مهم بور عبارتند از کانیهای رازوریت و تینکال، این دو کانی در بیابانهای Mojave یافت میشود، معادن بوراکس بیشتر در ترکیه پراکنده هستند.
نام فرمول شیمیایی درصد B2O3
براکس Borax Na2B4O7,10H2O 5/36
کلمانیت Colmanite Ca2B6O11,5H2O 8/50
کرنایت Kernite Na2B4O7,4H2O 0/51
ئیدروبوراست Hydroboracite CaMgB6O11,6H2O 5/50
پریسیت Periceite Ca2B1OO19,7H2O 8/49
پروبرتیت Probertite NaCaB5O9,5H2O 6/49
الکسیت Ulexite NaCaB5O9,8H2O 0/43
جدول 1- کانیهای بوراته آبدار
بيشترین استفاده از بوراتها در صنعت شيشهسازي است، همچنين به عنوان شيشههاي خاص براي لوازم خانگي، آزمايشگاهي، اپتيکي، مقاوم در برابر حرارت و در توليد فايبرگلاس براي عايقکاري و بسياري کاربردهاي ديگر. اثر بور بر روي شيشه ابتدا در قرن 18 مشخص شد و تا پايان دهه 1930 کاربرد آن در فايبرگلاس نيز شناخته شد و در دهه1940 شيشههاي فايبرگلاس با دوام و عملکرد بالا و شيشههاي خاص در کورههاي پيوسته ساخته شد.
به طور کلي بور دارای ضریب انبساط حرارتي پایینی بوده و لذا موجب مقاومت در برابر شوک حرارتي در شیشه میشود و همچنین سختي و مقاومت شيميايي آن را افزایش میدهد. همچنين در هنگام ساخت شيشه، ويسکوزيته شيشه مذاب را به شدت کاهش ميدهد. اين ويژگيها و قابليتهاي ديگر امکان ساخت شيشههاي عالي براي بسياري صنايع و کاربردهاي خاص را فراهم ميکند.
نام فرمول شیمیایی درصد B2O3
ساسولیت Sassolite B(OH)3 6/56
براسیت Boracite Mg2B16030 2/62
سیزابلیت Sizzabelite MgBa2(OH) 4/41
داتولیت Datolite CaBSiO4(OH) 8/21
تورمالین Tormaline (Na,Ca)3B3Al6Si6O27(OH)4 11/9
جدول 2- کانیهای مهم بوراته بدون آب
کاربردهاي تجاري متعددي براي شيشههاي حاوي بورات وجود دارد. به عنوان مثال شيشه بوروسيليکات مورد استفاده در لولههاي شيشهاي صنعتي و وسايل اندازهگيري شيشهاي، به نحوي طراحي شدهاند که در برابر شوک حرارتي مقاوم بوده و پايداري خود را تا 400درجه سانتيگراد حفظ ميکند. شيشههاي خاص ديگري با درصد B2O3 متفاوت ساخته شده است. لامپهاي بخار سديم، تا 36درصد و شيشههاي جذب اشعه ايکس پائين تا 83درصد داراي B2O3 هستند. بيشتر اين شيشههاي خاص داراي 1 تا 34 درصد B2O3 بوده و شامل: شيشه براي لامپهاي الکتروني، فيبرها و فيلترهاي اپتيکي، کاربردهاي داروسازي، آزمايشگاهي و لوازمخانگی، محفظهعايق حرارت، چراغ اتومبيل، عايقهاي ولتاژ بالا و بسياري ديگر میباشند. همچنين بوراکس کيفيت عينکهاي هنري و اپتيکي را بالا ميبرد. يکي از اولين کاربردهاي بوراتها که هنوز هم از مهمترين کاربردهاي آن است، استفاده در لعاب براي پوششدادن سراميکها میباشد. نخستين بار در قرن 18 لعابهاي سراميکي حاوي يک شيشه بوراکسي زود ذوب که به آن رنگدانههايي اضافه شده بود، مورد استفاده قرار گرفت و تکنيکهاي رنگ کردن سراميکها رايج شد. رنگهاي جديد بهوجود آمد و ترکيبات مذاب جديدي براي لعابها که شامل افزودنيهاي اکسيد بيسموت و بوراکس به سرب قليايي يا آلکالي سيليکاتهاي سرب بودند، شکل گرفت. يکي از اولين رنگدانهها، آبي مصري بود که هنوز هم مورد استفاده است. اين رنگدانه يک سيليکات مس کلسيم است که از طريق خرد کردن همزمان کوارتز، مالاشيت، آهک و بوراکس (به عنوان يک گدازآور) تهيه ميشود.
اکسید بور در شبکه بهصورت شیشهساز مؤثر بوده و میتوان آن را جانشین کوارتز کرد. بورات و سیلیکاتها به نسبتهای مختلفی با همدیگر مخلوط و ترکیب میشوند. این اکسید، اکسیدهای دیگر فلزی را در خود حل و به صورت شیشه براق و درخشنده ظاهر میکند.
بورات در لعاب به شدت نقطه ذوب را پایین آورده و اثر روانکنندگی بسیار قوی دارد. این ماده در کلیه لعابهایی که زیر دمای 1100 درجه سانتیگراد تولید و کاربرد دارد وجود داشته، به ویژه برای محدود کردن یا کاستن کاربرد لعابهای سربی برای پرسلانهای خانگی که با مواد غذایی در تماس هستند.
اکسید بور به شدت روانکننده بوده و در تشکیل قشر میانی (لایه بافر) بین بدنه و لعاب که موجب چسبندگی لعاب به بدنه میشود، بسیار مؤثر است. چون این اکسید دارای ضریب انبساط حرارتی نسبتاً کمی است در نتیجه با تشکیل یا تولید ترک در لعاب مقابله میکند. البته اگر مقدار این اکسید در لعاب از حد معمول بیشتر شود، امکان ترکخوردگی مجدداً افزایش مییابد. لعابها حاوی بور دارای کشش سطحی پایینی بوده و سطح آنها پس از پخت صافتر خواهد بود، چون حبابها و گازهای فرار راحتتر از آنها خارج خواهد شد.
اکسید بور در لعاب استحکام مکانیکی و خراش سختی را بیشتر میکند، به خصوص اگر مقداری اکسیدکلسیم نیز همراه این اکسید باشد، خواص ذکر گردیده شدت خواهد یافت. بالا رفتن مقدار بیش از اندازه معمول اکسید بور در فرمول لعاب موجب کدری (حالت غبار آلود) لعاب میشود، به خصوص اگر در لعاب مقداری اکسیدروی و یا کلسیم نیز وجود داشته باشد. لعابهای حاوی اکسید بور و کلسیم لعابهای نسبتاً خوبی هستند، این دو اکسید فوق علاوهبر بهتر کردن بسیاری از خواص لعاب، دامنه ذوبی (رنج پخت) آن را که در حدود100 درجه سانتیگراد است ثابت نگهداشته و میتوان به سادگی با این لعاب بدون حصول انجماد فوری کار کرد. ترکیبات اکسید بور بر روی مواد رنگکننده اثرات فراوانی میگذارد. ترکیب اکسید بور با اکسید قلع، رنگ سفید مایل به آبی، به لعاب میدهد که این حالت همراه با آنتیموان شدیدتر خواهد شد. در لعابهای محتوی اکسید مس، اضافه کردن اکسید بور تغییر رنگ از سبز، به سبز مایل به آبی را منجر خواهد شد. رنگ آبی حاصل از کبالت توسط اکسید بور درخشندهتر میشود. در لعابهای اورانی قرمز با افزایش مقدار اسید بوریک رنگ آن به پرتغالی تا زرد کامل تغییر میکند
+ نوشته شده در سه شنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 15:38 توسط مهندس ایمان رستگار
|