बोरोन के गुण, उपयोग और जानकारी इन हिंदी

  बोरॉन

प्रस्तावना

आवर्त सारणी के समूह 13 (IIIA) में बोरॉन पहला तत्व है। आवर्त सारणी एक चार्ट है जो दर्शाता है कि रासायनिक तत्व एक दूसरे से कैसे संबंधित हैं। इस समूह के तत्वों को आमतौर पर एल्यूमीनियम परिवार के रूप में जाना जाता है।

बोरॉन परिवार के अन्य सदस्यों से काफी अलग है। एक अंतर यह है कि बोरॉन धातु नहीं है। परिवार के अन्य सभी सदस्य (एल्यूमीनियम, गैलियम, इंडियम और थैलियम) धातु हैं।

सदियों से बोरॉन के यौगिकों का उपयोग किया जाता रहा है। बोरेक्स, एक बोरॉन यौगिक, लंबे समय से कांच और ग्लेज़ बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। तत्व की पहचान 1808 तक नहीं हुई थी।

बोरॉन का सबसे महत्वपूर्ण उपयोग अभी भी कांच के निर्माण में होता है। कृषि, अग्निरोधी, और साबुन और डिटर्जेंट बोरॉन यौगिकों पर निर्भर करते हैं।

प्रतीक :-  B

परमाणु क्रमांक :- 5

परमाणु भार :-  10.811

परिवार  :-  समूह 13 (IIIA)

उच्चारण  :- बोर-ऑन

Boron

बोरॉन की खोज और नामकरण

बोरॉन यौगिकों का पहला उल्लेख फ़ारसी कीमियागर रेज़ेस (सी। 865-सी। 925) की एक पुस्तक में मिलता है। रसायनज्ञों ने आधुनिक रसायन विज्ञान के जन्म से पहले पदार्थ की प्रकृति का अध्ययन किया था। रेजेस ने खनिजों को छह वर्गों में वर्गीकृत किया, जिनमें से एक बोरेस था, जिसमें बोरेक्स भी शामिल था।

बोरेक्स का व्यापक रूप से शिल्पकारों द्वारा उपयोग किया जाता था। यह कांच बनाने के लिए प्रयुक्त सामग्री के गलनांक को कम करता है। इसका उपयोग धातुओं के अयस्कों को पिघलाने और उन अयस्कों से धातुओं को अलग करने के लिए भी किया जाता था।

1808 में, अंग्रेजी रसायनज्ञ हम्फ्री डेवी (1778-1829) ने अभी सीखा था कि सोडियम और पोटेशियम जैसी सबसे सक्रिय धातुओं को कैसे अलग किया जाए। वह इसके यौगिकों से बोरॉन को हटाने की एक विधि पर भी काम कर रहा था। (कैल्शियम प्रविष्टि में डेवी पर साइडबार देखें।)

डेवी की सफलता का समाचार फ़्रांस तक पहुँचा था, जहाँ सम्राट नेपोलियन बोनापार्ट (१७६९-१८२१) अपने देश की वैज्ञानिक प्रतिष्ठा को लेकर चिंतित थे। उन्होंने अपने वैज्ञानिकों के लिए बड़े और बेहतर उपकरणों का निर्माण करने का आदेश दिया। वह चाहता था कि वे धातु पर अपने काम में डेवी को पीछे छोड़ दें। यह उपकरण विशेष रूप से दो फ्रांसीसी रसायनज्ञों, लुई जैक्स थानार्ड (1777-1857) और जोसेफ लुई गे-लुसाक (1778-1850) के लिए डिज़ाइन किया गया था।

थेनार्ड और गे-लुसाक ने बोरॉन को उसके यौगिकों से अलग करने का एक नया तरीका खोजा। उन्होंने अशुद्ध बोरॉन का उत्पादन करने के लिए पोटेशियम धातु के साथ बोरैसिक एसिड (जिसे बोरिक एसिड, एच 3 बीओ 3 भी कहा जाता है) को गर्म किया। नए तत्व की खोज का श्रेय थानार्ड और गे-लुसाक को दिया गया। 1892 में, फ्रांसीसी रसायनज्ञ हेनरी मोइसन (1852-1907) ने बोरॉन का उत्पादन किया जो 98 प्रतिशत शुद्ध था।

बोरेक्स और बोरैसिक एसिड नाम संभवत: रेज़ के समय के रूप में बुराक (अरबी में) या बुरा (फारसी में) के रूप में उत्पन्न हुए थे।

   बोराॅन के भौतिक  गुण

बोरॉन के असामान्य गुणों में से एक कई भौतिक रूप हैं, जिन्हें एलोट्रोप्स कहा जाता है, जिसमें यह होता है। एलोट्रोप विभिन्न भौतिक और रासायनिक गुणों वाले तत्व के रूप हैं। बोरॉन के एक रूप में 2.46 ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर घनत्व वाले स्पष्ट लाल क्रिस्टल होते हैं। एक दूसरे रूप में धातु के रूप में काले क्रिस्टल होते हैं और प्रति घन सेंटीमीटर 2.31 ग्राम घनत्व होता है। बोरॉन बिना किसी क्रिस्टलीय संरचना वाले भूरे रंग के पाउडर के रूप में भी हो सकता है। इस चूर्ण का घनत्व 2.350 ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर है।

बोरॉन के सभी रूपों में 2,200 से 2,300 डिग्री सेल्सियस (4,000 से 4,200 डिग्री फारेनहाइट) तक बहुत अधिक पिघलने वाले बिंदु होते हैं।

विशेष महत्व की एक संपत्ति बोरॉन की न्यूट्रॉन को अवशोषित करने की क्षमता है। न्यूट्रॉन उप-परमाणु कण होते हैं जिनमें कोई चार्ज नहीं होता है जो लगभग सभी परमाणुओं के नाभिक में होता है। बोरॉन परमाणु बड़ी संख्या में न्यूट्रॉन को अवशोषित करने में सक्षम हैं। यह परमाणु रिएक्टरों की नियंत्रण छड़ों में बोरॉन को उपयोगी बनाता है।

एक परमाणु रिएक्टर परमाणु विखंडन प्रतिक्रियाओं से ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए एक उपकरण है। परमाणु विखंडन वह प्रक्रिया है जिसमें बड़े परमाणु विभाजित होते हैं, बड़ी मात्रा में ऊर्जा और छोटे परमाणु छोड़ते हैं। एक परमाणु रिएक्टर में, यह आवश्यक है कि केवल सही संख्या में न्यूट्रॉन मौजूद हों। बहुत अधिक न्यूट्रॉन नियंत्रण से बाहर होने के लिए विखंडन प्रतिक्रिया का कारण बन सकते हैं। बहुत कम न्यूट्रॉन और एक विखंडन प्रतिक्रिया रुक जाती है।

नियंत्रण छड़ें बोरॉन (या किसी अन्य तत्व) से भरी लंबी ट्यूब होती हैं। रिएक्टर में छड़ों को ऊपर और नीचे किया जा सकता है। जैसे ही छड़ को कोर में उतारा जाता है, बोरॉन प्रतिक्रिया को धीमा करते हुए न्यूट्रॉन को अवशोषित करता है।

बोराॅन के रासायनिक गुण

बोरॉन हवा में ऑक्सीजन के साथ मिलकर बोरॉन ट्रायऑक्साइड (बी 2 ओ 3) बनाता है। बोरॉन ट्रायऑक्साइड सतह पर एक पतली फिल्म बनाता है जो ऑक्सीजन के साथ आगे की प्रतिक्रिया को रोकता है।

बोरॉन पानी में घुलनशील नहीं है। यह आम तौर पर एसिड के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है। पाउडर के रूप में, यह गर्म नाइट्रिक एसिड (HNO3) और गर्म सल्फ्यूरिक एसिड (H2SO4) के साथ प्रतिक्रिया करता है। यह पिघली हुई (पिघली हुई) धातुओं में भी घुल जाता है।

बोराॅन की प्रकृति में घटना

पृथ्वी की पपड़ी में बोरॉन की प्रचुरता लगभग 10 भाग प्रति मिलियन होने का अनुमान है। यह इसे पृथ्वी में बहुतायत के संदर्भ में तत्वों के बीच लगभग बीच में रखता है।

बोरॉन कभी भी एक मुक्त तत्व के रूप में नहीं बल्कि हमेशा एक यौगिक के रूप में होता है। बोरॉन के सबसे आम खनिज हैं बोरेक्स, या सोडियम बोरेट (Na 2 B 4 O 7 ); कर्नाइट (सोडियम बोरेट का दूसरा रूप); कोलमेनाइट, या कैल्शियम बोरेट (Ca 2 B 6 O 11); और यूलेक्साइट, या सोडियम कैल्शियम बोरेट (NaCaB 5 O 9)। ये खनिज आमतौर पर रेगिस्तानी क्षेत्रों में सफेद क्रिस्टलीय जमा के रूप में पाए जाते हैं। बोरॉन यौगिकों के दो सबसे बड़े विश्व उत्पादक तुर्की और संयुक्त राज्य अमेरिका हैं। अर्जेंटीना और चीन से कम मात्रा में आते हैं। संयुक्त राज्य अमेरिका में लगभग सभी बोरॉन तीन कैलिफोर्निया काउंटियों से आते हैं: केर्न, सैन बर्नाडिनो और इन्यो।

बोराॅन विकिरण : अच्छा और बुरा

विकिरण जीवित कोशिकाओं को मार सकता है। प्रकाश, एक्स किरणें, रेडियो तरंगें और माइक्रोवेव सभी विकिरण ऊर्जा के रूप हैं। विकिरण के ये रूप अपने साथ ले जाने वाली ऊर्जा की मात्रा में एक दूसरे से भिन्न होते हैं। एक्स किरणों में बहुत अधिक ऊर्जा होती है; प्रकाश तरंगें, कम ऊर्जा; और रेडियो तरंगें, बहुत कम ऊर्जा।

उच्च-ऊर्जा विकिरण के बारे में बुरी खबर यह है कि यह स्वस्थ कोशिकाओं को मार सकता है। उच्च स्तर की एक्स किरणों के संपर्क में आने वाला व्यक्ति बीमार हो जाएगा और उसकी मृत्यु हो सकती है। क्योंकि एक्स किरणें इतनी सारी कोशिकाओं को मार देती हैं, व्यक्ति का शरीर जीवित नहीं रह सकता। शरीर के आवश्यक कार्य रुक जाते हैं और मृत्यु हो जाती है।

अच्छी खबर यह है कि उच्च-ऊर्जा विकिरण का उपयोग कैंसर कोशिकाओं को मारने के लिए किया जा सकता है। कैंसर कोशिकाएं असामान्य कोशिकाएं होती हैं जो सामान्य ऊतक की तुलना में तेजी से प्रजनन करती हैं। तेजी से विभाजित होने वाली कोशिकाएं ट्यूमर, भीड़ अंग बनाती हैं और कुछ अंग कार्य को बंद कर देती हैं। विकिरण कैंसर कोशिकाओं को मारने का एक तरीका है।

समस्या केवल कैंसर कोशिकाओं को मारने में है। विकिरण को कैंसर (खराब) कोशिकाओं पर "लक्षित" किया जाना चाहिए, न कि स्वस्थ (अच्छी) कोशिकाओं पर। वैज्ञानिक सोचते हैं कि इस लक्ष्य को प्राप्त करने का एक तरीका बोरॉन का उपयोग करना हो सकता है। बोरॉन न्यूट्रॉन कैप्चर थेरेपी (बीएनसीटी) नामक एक नई प्रक्रिया कैंसर कोशिकाओं को लक्षित करने की एक विधि है।

बीएनसीटी के साथ, कैंसर से पीड़ित व्यक्ति को बोरॉन का इंजेक्शन मिलता है। बोरॉन सीधे कैंसर कोशिकाओं में जाता है। रोगी को बोरॉन का एक इंजेक्शन मिलता है जो केवल कैंसर कोशिकाओं में जमा होता है। वैज्ञानिक वर्तमान में यह नहीं जानते हैं कि बोरॉन कैंसर कोशिकाओं का पक्ष क्यों लेता है। लेकिन यह करता है।

फिर रोगी के शरीर पर न्यूट्रॉन की बमबारी की जाती है जो स्वास्थ्य कोशिकाओं को नुकसान पहुँचाए बिना गुजरते हैं। फिर वे बोरॉन परमाणुओं से टकराते हैं। यह बोरॉन को लिथियम परमाणुओं, अल्फा कणों और गामा किरणों में परिवर्तित करने का कारण बनता है। एक अल्फा कण इलेक्ट्रॉनों के बिना एक हीलियम परमाणु है। गामा विकिरण बहुत उच्च ऊर्जा विकिरण है जो कोशिकाओं को मार सकता है।

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लिथियम परमाणु और अल्फा कण केवल थोड़ी दूरी की यात्रा करते हैं। वे कैंसर कोशिका को नहीं छोड़ते हैं लेकिन कोशिका को मारने के लिए पर्याप्त ऊर्जा रखते हैं। चूंकि वे कोशिका को नहीं छोड़ते हैं, इसलिए वे आस-पास की स्वस्थ कोशिकाओं के लिए कोई खतरा नहीं रखते हैं।

बीएनसीटी पूरी तरह से विकसित नहीं है। लेकिन यह कैंसर के इलाज के रूप में बहुत बड़ा वादा रखता है।

बोराॅन के आइसोटोप

बोरॉन के दो प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले समस्थानिक मौजूद हैं: बोरॉन-10 और बोरॉन-11। समस्थानिक एक तत्व के दो या दो से अधिक रूप होते हैं। समस्थानिक अपनी द्रव्यमान संख्या के अनुसार एक दूसरे से भिन्न होते हैं। तत्व के नाम के दायीं ओर लिखी संख्या द्रव्यमान संख्या होती है। द्रव्यमान संख्या तत्व के एक परमाणु के नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की संख्या का प्रतिनिधित्व करती है। प्रोटॉन की संख्या तत्व को निर्धारित करती है, लेकिन न्यूट्रॉन की संख्या किसी एक तत्व के परमाणु में भिन्नता हो सकती है। प्रत्येक भिन्नता एक आइसोटोप है। बोरॉन -10 उच्च न्यूट्रॉन-अवशोषित प्रवृत्तियों वाला आइसोटोप है जिसका वर्णन पहले "भौतिक गुणों" के तहत किया गया था।

बोरॉन के तीन रेडियोधर्मी समस्थानिक भी ज्ञात हैं। एक रेडियोधर्मी समस्थानिक वह है जो अलग हो जाता है और किसी प्रकार का विकिरण देता है। रेडियोधर्मी समस्थानिक तब बनते हैं जब बहुत छोटे कणों को परमाणुओं पर दागा जाता है। ये कण परमाणुओं में चिपक जाते हैं और उन्हें रेडियोधर्मी बना देते हैं।

बोरॉन के किसी भी रेडियोधर्मी समस्थानिक का कोई महत्वपूर्ण व्यावसायिक उपयोग नहीं है।

बोराॅन का निष्कर्षण

बोरॉन अभी भी उसी तरह से तैयार किया जाता है जैसे थानार्ड और गे-लुसाक द्वारा इस्तेमाल किया जाता है। बोरिक ऑक्साइड को पाउडर मैग्नीशियम या एल्यूमीनियम के साथ गरम किया जाता है: पिघला हुआ (पिघला हुआ) बोरॉन ट्राइक्लोराइड के माध्यम से विद्युत प्रवाह पारित करके तत्व भी प्राप्त किया जा सकता है:

बोराॅन के उपयोग

कुछ विशेष प्रकार की मिश्रधातुओं को बनाने में बोरॉन का उपयोग किया जाता है। मिश्र धातु दो या दो से अधिक धातुओं को पिघलाकर और मिलाकर बनाई जाती है। मिश्रण में अलग-अलग धातुओं के गुणों से भिन्न गुण होते हैं। इन मिश्र धातुओं में से सबसे महत्वपूर्ण व्यावसायिक रूप से कुछ सबसे मजबूत चुम्बकों को ज्ञात करने के लिए उपयोग किया जाता है। दुर्लभ पृथ्वी चुम्बक, उदाहरण के लिए, बोरॉन, आयरन और नियोडिमियम से बने होते हैं। इन चुम्बकों का उपयोग माइक्रोफोन, चुंबकीय स्विच, लाउडस्पीकर, हेडफ़ोन, कण त्वरक और कई तकनीकी अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है।

परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में बोरॉन का उपयोग ऊपर "भौतिक गुणों" के तहत वर्णित किया गया था।

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बोरान के यौगिकों

बोरॉन यौगिकों में सबसे महत्वपूर्ण सोडियम बोरेट (Na 2 B 4 O 7) है, जिसका उपयोग बोरोसिलिकेट ग्लास, ग्लास फाइबर इंसुलेशन और टेक्सटाइल ग्लास फाइबर के निर्माण में किया जाता है। कांच में सोडियम बोरेट मिलाने से पिघला हुआ होने पर काम करना आसान हो जाता है। अंतिम ग्लास पर एसिड या पानी का हमला नहीं होता है, यह बहुत मजबूत होता है, और थर्मल शॉक का प्रतिरोध करता है। थर्मल शॉक के प्रतिरोध का मतलब है कि कांच को बिना तोड़े बहुत जल्दी गर्म और ठंडा किया जा सकता है। बरतन और रसायन प्रयोगशालाओं में इस्तेमाल किया जाने वाला पाइरेक्स ग्लास बोरोसिलिकेट ग्लास का एक रूप है। उच्च गुणवत्ता वाले ऑप्टिकल ग्लास, जैसे कि टेलिस्कोप में उपयोग किया जाता है, को भी बोरोसिलिकेट ग्लास से बनाया जाता है।

ग्लास फाइबर इन्सुलेशन भी संकीर्ण उद्घाटन के माध्यम से इसे मजबूर करके बोरोसिलिकेट ग्लास से बनाया जाता है। कांच एक पतले फाइबर के रूप में बाहर आता है और फिर इन्सुलेशन में काता जाता है। ये रेशे हवा में फंस जाते हैं। चूंकि न तो बोरोसिलिकेट फाइबर और न ही हवा गर्मी का अच्छा संवाहक है, यह उत्कृष्ट इन्सुलेशन बनाता है। निजी घरों, कार्यालय भवनों और अन्य संरचनाओं में उपयोग किए जाने वाले अधिकांश इन्सुलेशन बोरोसिलिकेट फाइबर से बने होते हैं।

बोरोसिलिकेट ग्लास से बने रेशों का उपयोग कपड़ा बनाने में भी किया जाता है। ऑटोमोबाइल सीट कवर और अन्य लंबे समय तक पहनने वाले अनुप्रयोगों के लिए टिकाऊ कपड़े बनाने के लिए बोरोसिलिकेट फाइबर को अन्य सिंथेटिक फाइबर के साथ मिश्रित किया जाता है।

बोरॉन दो अन्य तत्वों, कार्बन और नाइट्रोजन के साथ भी महत्वपूर्ण यौगिक बनाता है। बोरॉन कार्बाइड (बी 4 सी) और बोरॉन नाइट्राइड (बीएन) उनकी कठोरता के कारण महत्वपूर्ण यौगिक हैं। वास्तव में, बोरॉन नाइट्राइड ज्ञात सबसे कठोर पदार्थ हो सकता है। दोनों यौगिकों में बहुत अधिक गलनांक होता है: बोरॉन कार्बाइड के लिए 2,350 ° C (4,300 ° F) और बोरॉन नाइट्राइड के लिए 3,000 ° C (5,400 ° F) से अधिक।

ये गुण बोरॉन कार्बाइड और बोरॉन नाइट्राइड को अपघर्षक और अपवर्तक के रूप में उपयोगी बनाते हैं। एक अपघर्षक एक पाउडर सामग्री है जिसका उपयोग अन्य सामग्रियों को पीसने या पॉलिश करने के लिए किया जाता है। एक आग रोक सामग्री वह है जो गर्मी को प्रतिबिंबित करके बहुत अधिक तापमान का सामना कर सकती है। आग रोक सामग्री उच्च तापमान बनाए रखने के लिए ओवन को लाइन करती है।

अध्ययनों से पता चलता है कि बोरॉन की कमी से गठिया और कंकाल के अन्य विकार हो सकते हैं।

बोरॉन कार्बाइड और बोरॉन नाइट्राइड का उपयोग उच्च गति वाले उपकरण, सैन्य विमान और अंतरिक्ष यान, हीट शील्ड और विशेष गर्मी प्रतिरोधी फाइबर में किया जाता है। वे फेस पाउडर, क्रीम मेकअप और लिपस्टिक में भी पाए जाते हैं।

कृषि में खरपतवारों के विकास को नियंत्रित करने के लिए और कीटनाशकों, उर्वरकों और ज्वाला मंदक के रूप में बोरॉन यौगिकों की थोड़ी मात्रा का भी उपयोग किया जाता है। ज्वाला मंदक एक ऐसी सामग्री है जो किसी अन्य सामग्री को आग पकड़ने और खुली लौ से जलने से रोकती है।

बोराॅन का स्वास्थ्य पर पड़ने वाले प्रभाव

मानव स्वास्थ्य में बोरॉन की भूमिका को अच्छी तरह से समझा नहीं गया है। इस बात के प्रमाण बढ़ रहे हैं कि स्वस्थ हड्डियों को बनाए रखने के लिए बहुत कम मात्रा में बोरॉन की आवश्यकता हो सकती है। अध्ययनों से पता चलता है कि बोरॉन की कमी से गठिया और कंकाल के अन्य विकार हो सकते हैं। स्वस्थ मस्तिष्क कार्यों के लिए बोरॉन भी आवश्यक हो सकता है, जैसे स्मृति और हाथ-आंख समन्वय।

स्वास्थ्य अधिकारियों द्वारा कोई विशेष सिफारिश नहीं की गई है। लेकिन कुछ विशेषज्ञों का मानना ​​है कि रोजाना की डाइट में 1.5 से 3.0 मिलीग्राम बोरान शामिल करना चाहिए। अधिकांश लोगों को इतना बोरॉन अपने सामान्य आहार में फलों, हरी सब्जियों, नट्स और बीन्स से मिलता है।

फलों, हरी सब्जियों, नट्स और बीन्स के सामान्य दैनिक सेवन से अधिकांश लोगों को 1.5 से 3.0 मिलीग्राम बोरॉन मिलता है, जो स्वास्थ्य विशेषज्ञों का सुझाव है कि दैनिक आहार में शामिल किया जाना चाहिए।

बोरॉन भी पौधों में एक आवश्यक ट्रेस खनिज है। एक ट्रेस खनिज एक जीव के अच्छे स्वास्थ्य के लिए सूक्ष्म मात्रा में आवश्यक तत्व है। बोरॉन कुछ आवश्यक पौधों के प्रोटीन के उत्पादन के लिए और पौधों को मिट्टी से पानी निकालने में मदद करने के लिए महत्वपूर्ण है। बोरॉन का निम्न स्तर पत्तियों के पीले पड़ने, काले पड़ने, मुड़ने या सिकुड़ने के रूप में दिखाई देता है।