冰元素的角色推荐：多角色的硼

硼，元素符号B，位于元素周期表中第二周期，第三主族，是一种重要的非金属元素。由于硼对氧具有极强的亲和力，因此自然界中没有游离态的硼，而总是以化合物的形式存在。1808年英国化学家戴维和法国化学家盖·吕萨克、泰纳各自获得单质硼，但是他们得到的纯度均不高，大约在60%左右，直到1909年美国化学家温特劳布才制出了纯净的硼单质。

硼是一种典型的亲石元素，在各种成因、不同类型的岩石中都有存在。从大地构造来看，全球硼矿基本集中在环太平洋和地中海构造带内，世界上的硼资源主要分布在土耳其、美国、俄罗斯、智利和中国。

图1 全球硼资源的分布情况

根据化学组成不同，可以将硼矿分成三类：硼硅酸盐矿物、硼铝硅酸盐矿物和碱金属及碱土金属的硼酸盐矿物。其中硼硅酸盐矿物主要有硅钙硼石和赛黄晶；硼铝硅酸盐矿物主要有电气石和斧石，但以上两类硼矿均不适宜进行工业开采，目前主要进行工业开发利用的是碱金属及碱土金属的硼酸盐矿物，简称为硼酸盐矿物。硼酸盐矿物多达100多种，但能够作为工业硼资源开发利用的仅有10余种，其中典型的有天然硼砂、遂安石、硼镁石、硬硼钙石、天然硼酸、钠硼解石、柱硼镁石。

图2 硼矿石的分类

人类对硼的利用十分久远，早在公元前200年就有古埃及使用硼砂焊接黄金的记载，明朝李时珍在《本草纲目》中明确记载硼砂具有消炎化瘀的作用。如今，硼及硼化物更是作为一种重要的化工原料，广泛应用于建材、轻工、冶金、机械、医药、农业、核工业等行业。目前已发现硼的用途已超过300多种，其中玻璃、陶瓷、洗涤剂是最主要的用途，约占世界硼消费量的四分之三。

硼酸盐、硼化物是搪瓷、陶瓷、玻璃的重要组分，与未添加硼化物的玻璃陶瓷相比，含硼玻璃具有更好的耐热耐磨耐腐蚀性，光泽度明显提高，硼硅玻璃其良好的性能已得到世界各界的认可，被广泛应用于太阳能、化工及医药包装等行业。

图3 硼的应用

硼是高等植物特有的必需元素，它能够与游离状态的糖结合，使糖容易跨越质膜，促进糖的运输，对植物的生殖过程有重要的影响，与花粉形成、花粉管萌发和受精有密切关系。硼元素供应充足，植物籽粒饱满，根系良好；然而植物缺硼时症状差异较大，其共同特点是花发育不全、根系不发达、生长点死亡，导致产品和产量下降，甚至颗粒无收。

图5 缺硼的农作物（图片来源于网络）

实际上硼不仅仅是高等植物，也是高等动物所必须的元素。虽然目前关于硼的生理功能还未确定，但有研究表明硼对动物机体的代谢和骨骼发育、脑功能、免疫功能有着重大的影响。人体中也含有微量硼元素，在抗骨质疏松、抗炎症、抗肿瘤、降血脂等方面具有微妙作用，但如果人体长期接触大量含硼物质则会造成中毒。

由于硼及硼化合物的特殊性质，如质轻、阻燃、耐热、高硬、高强、耐磨及催化性质，在现代科学技术中，发挥了重要作用。他们已经登上了现代工业的舞台，在国民经济部门中有着广泛的应用。硼在自然界有两种稳定的同位素，其中的¹⁰B在核工业中有着特殊的用途，可用于控制和反应速度，也可用于核反应堆的防护材料。近年来核用硼酸等含硼材料的研究已成为一个较热的研究方向。

基于硼酸盐结构的多样性，各类无机含硼化合物、有机含硼化合物、卤化硼及难熔硼化合物的合成与结构特征的研究报道越来越多，带来了硼酸盐应用研究热点，未来硼酸盐的应用领域将会越来越广泛，硼的多用性必将会表现的越来越优异。