ホウ素

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ベリリウム - ホウ素 - 炭素 B Al 周期表
一般特性
名称, 記号, 番号	ホウ素, B, 5
分類	半金属
族, 周期, ブロック	13 (IIIB), 2 , p
密度, 硬度	2340 kg·m−3, 9.3
単体の色	黒色
原子特性
原子量	10.811 u
原子半径 （計測値）	85 (87) pm
共有結合半径	82 pm
VDW半径	no data
電子配置	[He]2s2 2p1
電子殻	2, 3
酸化数（酸化物）	3（弱酸性酸化物）
結晶構造	正方晶系
物理特性
相	固体 (非磁性体)
融点	2349 K (2079 °C, 3769 °F)
沸点	4200 K (3927 °C, 7101 °F)
モル体積	4.39 × 10−3 m3·mol−1
気化熱	489.7 kJ·mol−1
融解熱	50.2 kJ·mol−1
蒸気圧	3.48 × 10−21 Pa (2573 K)
音の伝わる速さ	16200 m·s−1 (293.15 K)
その他
クラーク数	0.001%
電気陰性度	2.04 （ポーリング）
比熱容量	1026 J·kg−1·K−1
導電率	1.0 × 106 /m·Ω
熱伝導率	27.4 W·m−1·K−1
イオン化エネルギー	第1: 800.6 kJ·mol−1
	第2: 2427.1 kJ·mol−1
	第3: 3659.7 kJ·mol−1
	第4: 25025.8 kJ·mol−1
	第5: 32826.7 kJ·mol−1
（比較的）安定同位体
同位体 NA 半減期 DM DE/MeV DP 10B 19.9% 中性子5個で安定 11B 80.1% 中性子6個で安定
注記がない限り国際単位系使用及び標準状態下。

ホウ素(ほうそ、硼素、Boron）は、原子番号 5の元素。元素記号は B。第13族元素のひとつ。

1808年にゲイ=リュサックとデービーによって単体の分離が行なわれ、アラビア語で「ホウ砂」を意味する Buraq から命名された。

目次 1 単体 2 用途 2.1 音響機器 2.2 半導体 2.3 原子力 2.4 有機化学 2.5 生物 3 ホウ素の化合物 4 外部リンク

[編集] 単体

αボロン(α-B₁₂)、βボロン(β-B₁₀₅)などが単体安定構造として存在する。単体は黒みかかっていて、非常に硬く、単体元素としてはダイヤモンドに次ぐ硬度 9.3 をしめす。半導体の性質を持つ。結晶構造はαボロン、βボロン共に菱面体晶。

比重は、αボロンが2.54、βボロン2.37である。βボロンの融点は2180°C、沸点は3658°Cである。水や塩酸などには不溶。硝酸には溶ける。常温でフッ素と反応し、空気中では表面が酸化される。水素とはボラン(ホウ化水素ともいう)（水素化物）を形成する。

[編集] 用途

ホウ素が単体で使用されることは少ないが、化合物や合金の形で様々に利用されている。

身近な用途で使用される場合はホウ砂やホウ酸の状態であることが多い。ホウ砂はガラスの原料や防腐剤、金属の還元剤、溶接溶剤や研磨剤、火の抑制剤などに使われ、教育の現場では、ホウ砂と洗濯糊などを用いてスライムを作成する子供向けの科学実験工作がしばしば行われる。ホウ酸は目の洗浄剤、うがい薬や鼻スプレーなど口腔衛生のための医薬品、ホウ酸団子としてゴキブリ駆除などに使われる。

[編集] 音響機器

密度が小さく、ヤング率が大きく、音の伝わる速さが16200(m·s⁻¹)とアルミの約2.6倍以上であることから、音響材料としてはベリリウム以上に理想的な素材として知られている^[1]が、技術的に加工が難しい素材であった。実際に音響機器の応用商品が流通し始めたのは1980年代からである。

• レコード針のカンチレバーにおいては品川無線、Shure、オーディオテクニカ、ダイナベクターより商品化されている。
• ダイヤトーンでは炭化ホウ素(B₄C)、をスピーカーの高・中音域ユニットの振動板に用いている

[編集] 半導体

ホウ素は単体でも電流電圧特性を示すが、半導体素子においては多くがケイ素へのドーパントとして使用されている。ケイ素はそれ自身では真性半導体であるが、ホウ素を微量添加することでP型半導体が作製でき、ダイオードやトランジスタに欠かすことができない材料となる。

[編集] 原子力

ホウ素の同位体のうち、¹⁰Bは非常に大きな中性子吸収断面積をもつため、原子炉内において中性子の吸収のため制御棒に、その化合物であるホウ酸は一次冷却水に溶かし込んで加圧水型原子炉の余剰反応度制御に使われる。同様の理由で、微量のホウ素添加を行った金属による放射性物質運搬容器も使用されている。

[編集] 有機化学

ホウ素の有機化学への利用はH・C・ブラウンによって系統的に研究が行われ、ブラウンはその業績によって1979年にノーベル化学賞を授与された。還元剤としての水素化ホウ素ナトリウムやヒドロホウ素化は現在でも有機合成上さかんに利用されている。

有機ホウ素化合物は鈴木・宮浦カップリングによって多用な変換が可能なため、複雑な化合物の前駆体として利用されている。

[編集] 生物

植物の必須元素の一つであり、98%は細胞壁に存在することから、細胞壁の合成、細胞膜の完全性の維持、糖の膜輸送、核酸合成、酵素の補酵素などに関係していると予想されているが、まだ解明されてはいない^[2]。植物中でホウ素輸送を行う物質は2002年に初めて同定された^[3]。

一方、高濃度のホウ素は植物の成長を阻害する^[4]ため、土壌中のホウ素含有量が高いオーストラリア南部などでは農業が困難となっている^[5]。植物の遺伝子を改変することで、ホウ素耐性を持たせる研究が進められている^[6]。

[編集] ホウ素の化合物

Category:ホウ素の化合物を参照。

[編集] 外部リンク

1. ^ 井上敏也 監修『レコードとレコード・プレーヤー』ラジオ技術社 昭和54年においてカンチレバーの素材として紹介されている。
2. ^ 京都大学農学部植物栄養学研究室
3. ^ http://jstshingi.jp/abst/p/07/jst/05/0504.pdf
4. ^ Ross O. Nable, Gary S. Bañuelos, Jeffrey G. Paull, "Boron toxicity", Plant Soil 193, 181-193 (1997). DOI: 10.1023/A:1004272227886
5. ^ http://www.dwlbc.sa.gov.au/land/topics/rootzone/boron.html
6. ^ Kyoko Miwa, Junpei Takano, Hiroyuki Omori, Motoaki Seki, Kazuo Shinozaki, Toru Fujiwara, "Plants Tolerant of High Boron Levels", Science 318, 1417 (2007). DOI: 10.1126/science.1146634

	1	元素の周期表																18
1	H	2											13	14	15	16	17	He
2	Li	Be											B	C	N	O	F	Ne
3	Na	Mg	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	Al	Si	P	S	Cl	Ar
4	K	Ca	Sc	Ti	V	Cr	Mn	Fe	Co	Ni	Cu	Zn	Ga	Ge	As	Se	Br	Kr
5	Rb	Sr	Y	Zr	Nb	Mo	Tc	Ru	Rh	Pd	Ag	Cd	In	Sn	Sb	Te	I	Xe
6	Cs	Ba	*	Hf	Ta	W	Re	Os	Ir	Pt	Au	Hg	Tl	Pb	Bi	Po	At	Rn
7	Fr	Ra	**	Rf	Db	Sg	Bh	Hs	Mt	Ds	Rg	...
		*	La	Ce	Pr	Nd	Pm	Sm	Eu	Gd	Tb	Dy	Ho	Er	Tm	Yb	Lu
		**	Ac	Th	Pa	U	Np	Pu	Am	Cm	Bk	Cf	Es	Fm	Md	No	Lr